数据结构实验报告哈夫曼树

数据结构实验报告实验题目: Huffman编码与解码姓名:学号:院系:实验名称:Huffman编码与解码实验问题描述:本实验需要以菜单形式完成以下功能:1、输入电文串2、统计电文串中各个字符及其出现的次数3、构造哈弗曼树4、进行哈弗曼编码5、将电文翻译成比特流并打印出来6、将比特流还原成电文数据结构的描述:逻辑结构:本实验可用二叉树实现,其逻辑结构为一对二的形式,即一个结点对应两个结点。

在实验过程中我们也应用到了栈的概念。

存储结构:使用结构体来对数据进行存储:typedef struct{int weight;int parent,lc,rc;}HTNode,*HuffmanTree;typedef struct LNode{char *elem;int stacksize;int top;}SqStack;在main函数里面定义一个哈弗曼树并实现上述各种功能。

程序结构的描述:本次实验一共构造了10个函数:1.void HuffTree(HuffmanTree &HT,int n[],int mun);此函数根据给定的mun个权值构建哈弗曼树,n[]用于存放num个权值。

2、void Select(HuffmanTree &HT,int n,int i,int &s1,int &s2);此函数用于在HT[1,i-1]中选择parent为0且weight为最小的两个结点,其下标分别为s1,s2、3.void HuffmanCoding(HuffmanTree HT,char **&HC,int n);此函数从哈弗曼树HT上求得n 个叶子结点的哈弗曼编码并存入数组HC中。

4.void Coding(HuffmanTree HT,char **HC,int root,SqStack &S);此函数用于哈弗曼编码,先序遍历哈弗曼树HT,求得每个叶子结点的编码字符串,存入数组HC,S为一个顺序栈,用来记录遍历路径,root就是哈弗曼数组HT中根结点的位置下标。

5.void InitStack(SqStack &S);此函数用于初始化一个栈。

6.void Pop(SqStack &S,char e);此函数为出栈操作。

7.void Push(SqStack &S,char e);此函数为进栈操作。

8.int StackLength(SqStack S);此函数用于求栈长,返回一个int型的值。

9.int Find(char a,char s[],int num);此函数用于查找字符a在电文串中的位置。

10.int Recover(HuffmanTree HT,char **HC,char string[],char a[],char b[],int n);此函数用于将比特流还原成电文。

调试分析:输入任意一个字符串,如输入welcometoustc:运行结果如下:按照提示输入任意一个或多个哈弗曼编码,如输入11111110101:结果正确。

若输入一个11111:结果正确。

实验完成！实验体会与收获:本次实验提高了对哈弗曼树的认识,同时加深了对二叉树的理解,在栈的运用上更加熟练,对数组的应用也有了提高。

源代码:#include<stdio、h>#include<stdlib、h>#include<malloc、h>#include<string、h>typedef struct{int weight;int parent,lc,rc;}HTNode,*HuffmanTree;typedef struct LNode{char *elem;int stacksize;int top;}SqStack;#define size 20void HuffTree(HuffmanTree &HT,int n[],int mun);void Select(HuffmanTree &HT,int n,int i,int &s1,int &s2);void HuffmanCoding(HuffmanTree HT,char **&HC,int n);void Coding(HuffmanTree HT,char **HC,int root,SqStack &S);void InitStack(SqStack &S);void Pop(SqStack &S,char e);void Push(SqStack &S,char e);int StackLength(SqStack S);int Find(char a,char s[],int num);int Recover(HuffmanTree HT,char **HC,char string[],char a[],char b[],int n); int main(){int i=0,n[size]={0},j=0,k=1,num=0;char string[size]={0},m[size]={0},a[size]={0},b[size]={0};char** HC;HuffmanTree HT;printf("请输入电文串:\n");scanf("%s",string);strcpy(m,string);while(string[j]){if(string[j]!='#') a[k]=string[j];i=j;while(string[i]){if(string[i]==a[k]){string[i]='#';n[k]++;}i++;}if(n[k]!=0){printf("该电文中字符%c出现次数为%d\n",a[k],n[k]);num++;k++;}j++;}printf("哈弗曼树:\n");HuffTree(HT,n,num);for(i=1;i<=2*num-1;i++) printf("%d\t%d\t%d\t%d\n",HT[i]、weight,HT[i]、parent,HT[i]、lc,HT[i]、rc);printf("哈弗曼编码:\n");HuffmanCoding(HT,HC,num);for(i=1;i<=num;i++){printf("%c : %s\n",a[i],HC[i]);}printf("\n该电文的哈弗曼编码为:\n");i=0;while(string[i])printf("%s",HC[Find(m[i++],a,num)]);printf("\n请输入哈弗曼编码:\n");scanf("%s",string);if(Recover(HT,HC,string,a,b,num)) printf("%s\n",b);else printf("代码有误!\n");system("pause");return 0;}void HuffTree(HuffmanTree &HT,int n[],int num){int i,m,s1,s2;m=2*num-1;HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));for(i=1;i<=m;i++){HT[i]、weight=i<=num?n[i]:0;HT[i]、lc=HT[i]、rc=HT[i]、parent=0;}for(i=num+1;i<=m;i++){Select(HT,num,i,s1,s2);HT[i]、lc=s1;HT[i]、rc=s2;HT[i]、weight=HT[s1]、weight+HT[s2]、weight;HT[s1]、parent=HT[s2]、parent=i;}}void Select(HuffmanTree &HT,int n,int i,int &s1,int &s2){int k,t;s1=s2=-1;k=1;while(s1==-1){if(HT[k]、parent==0)s1=k;k++;}k=1;while(s2==-1||s2==s1){if(HT[k]、parent==0)s2=k;k++;}if(HT[s2]、weight<HT[s1]、weight){t=s2;s2=s1;s1=t;}for(k=1;k<i;k++){if(HT[k]、parent==0){if(HT[k]、weight<HT[s1]、weight&&k!=s1&&k!=s2){s2=s1;s1=k;}else if(HT[k]、weight<HT[s2]、weight&&HT[k]、weight>=HT[s1]、weight&&k!=s1&&k!=s2) s2=k;}}}void HuffmanCoding(HuffmanTree HT,char **&HC,int n){SqStack S;InitStack(S);HC=(char**)malloc((n+1)*sizeof(char*));Coding(HT,HC,2*n-1,S);}void Coding(HuffmanTree HT,char **HC,int root,SqStack &S){if(root!=0){if(HT[root]、lc==0){Push(S,'\0');HC[root]=(char*)malloc((StackLength(S)));strcpy(HC[root],S、elem);Pop(S,'\0');}Push(S,'0');Coding(HT,HC,HT[root]、lc,S);Pop(S,'\0');Push(S,'1');Coding(HT,HC,HT[root]、rc,S);Pop(S,'\0');}}void InitStack(SqStack &S){S、elem=(char *)malloc(size*sizeof(char));S、stacksize=size;S、top=-1;}void Push(SqStack &S,char e){S、elem[++S、top]=e;}void Pop(SqStack &S,char e){if(S、top==-1) return;e=S、elem[S、top--];return;}int StackLength(SqStack S){if(S、top==-1) return(0);return(S、top);}int Find(char a,char s[],int num){int i;for(i=1;i<=num;i++)if(a==s[i]) return i;return 0;}int Recover(HuffmanTree HT,char **HC,char string[],char a[],char b[],int n) {int i=0,j=0,k,m=0,t=0,h=0;char s[size];k=2*n-1;while(string[i]){if(!HT[k]、lc&&!HT[k]、rc){if(string[i]=='0') {s[j]='\0';k=2*n-1;t=1;j=0;}if(string[i]=='1'){s[j]='\0';k=2*n-1;t=1;j=0;}for(h=1;h<=n;h++)if(!strcmp(HC[h],s))b[m++]=a[h];}else{if(string[i]=='0') {k=HT[k]、lc;s[j++]='0';}if(string[i]=='1'){k=HT[k]、rc;s[j]='1';j++;}t=0;}if(!t)i++;}if(!HT[k]、lc&&!HT[k]、rc){if(string[i-1]=='0') {s[j]='\0';k=2*n-1;j=0;}if(string[i-1]=='1'){s[j]='\0';k=2*n-1;t=1;j=0;}for(h=1;h<=n;h++)if(!strcmp(HC[h],s))b[m++]=a[h];}b[m]='\0';if(k==2*n-1) return 1;else return 0;}。