数据结构实验三哈夫曼树实验报告

题目：哈夫曼编/译码器
一、题目要求：
写一个哈夫曼码的编/译码系统，要求能对要传输的报文进行编码和解码。

构造哈夫曼树时，权值小的放左子树，权值大的放右子树，编码时右子树编码为1，左子树编码为0.
二、概要设计：
数据结构：
typedef struct
{
int bit[MAXBIT];
int start;
} HCodeType; /* 编码结构体 */
typedef struct
{
int weight;
int parent;
int lchild;
int rchild;
char value;
} HNode; /* 结点结构体 */
函数：
void DEMONHuffmanTree (HNode HuffNode[MAXNODE], int n)
作用：构造一个哈夫曼树，并循环构建
int main ()
作用：运用已经构建好的哈弗曼树，进行节点的处理，达到成功解码编译
三、详细设计：
哈夫曼树的建立：
void DEMONHuffmanTree (HNode HuffNode[MAXNODE], int n)
{
int i = 0, j, m1, m2, x1, x2;
char x;
/* 初始化存放哈夫曼树数组HuffNode[] 中的结点*/
while (i<n)
{
HuffNode[i].weight = 0;//权值
HuffNode[i].parent =-1;
HuffNode[i].lchild =-1;
HuffNode[i].rchild =-1;
scanf("%c",&x);
scanf("%c",&HuffNode[i].value); //实际值，可根据情况替换为字母
i++;
}
/* 输入n 个叶子结点的权值*/
scanf("%c",&x);
for(i=0;i<n;i++)
{
scanf ("%d", &HuffNode[i].weight);
}
for (i=n; i<2*n-1; i++)
{
HuffNode[i].weight = 0;//权值
HuffNode[i].parent =-1;
HuffNode[i].lchild =-1;
HuffNode[i].rchild =-1;
HuffNode[i].value=i;
}
/* 循环构造Huffman 树*/
for (i=0; i<n-1; i++)
{
m1=m2=MAXQZ; // m1、m2中存放两个无父结点且结点权值最小的两个结点x1=x2=0;//找出所有结点中权值最小、无父结点的两个结点，并合并之为一颗二叉树for (j=0; j<n+i; j++)
{
if (HuffNode[j].weight < m1 && HuffNode[j].parent==-1)
{
m2=m1;//m1中是最小
x2=x1;
m1=HuffNode[j].weight;
x1=j;
}
else if (HuffNode[j].weight < m2 && HuffNode[j].parent==-1)
{
m2=HuffNode[j].weight;
x2=j;
}
} /* end for */
/* 设置找到的两个子结点x1、x2 的父结点信息*/ HuffNode[x1].parent = n+i;
HuffNode[x2].parent = n+i;
HuffNode[n+i].weight = HuffNode[x1].weight + HuffNode[x2].weight;
HuffNode[n+i].lchild = x1;
HuffNode[n+i].rchild = x2;
}
}
叶子节点的哈夫曼编码的保存：
for (j=cd.start+1; j<n; j++)
HuffCode[i].bit[j] = cd.bit[j];
HuffCode[i].start = cd.start;
主函数展示：
int main()
{
HNode HuffNode[MAXNODE];
HCodeType HuffCode[MAXLEAF],cd;
int i, j, c, p, n,k=0;
char wen[100];
char z;
scanf ("%d", &n);
HuffmanTree (HuffNode, n);
for (i=0; i < n; i++)
{
cd.start = n-1;
c = i;
p = HuffNode[c].parent;
while (p != -1) /* 父结点存在*/
{
if (HuffNode[p].lchild == c)
cd.bit[cd.start] = 0;
else
cd.bit[cd.start] = 1;
cd.start--; /* 求编码的低一位*/
c=p;
p=HuffNode[c].parent; /* 设置下一循环条件*/
} /* end while */
for (j=cd.start+1; j<n; j++)
HuffCode[i].bit[j] = cd.bit[j];
HuffCode[i].start = cd.start;
} /* end for */
z=getchar();
z=getchar();
for(;z!='\n';z=getchar())
{
wen[k++]=z;
for(i=0;i<n;i++)
{
if(z==HuffNode[i].value)
{
for (j=HuffCode[i].start+1; j < n; j++)
printf ("%d", HuffCode[i].bit[j]);
break;
}
else;
}
}
printf("\n");
for(i=0;i<k;i++)
{
printf("%c",wen[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
四、调试分析与心得体会：
虽然哈夫曼树的建立有书上的参考，但是实际写整个代码的时候还是问题重重。

首先就是哈弗曼树忘记了初始的赋值，导致最后出现了问题。

这样的错误还是很容易解决，但是之后就出现了W A的情况。

在同学的帮助下，最后发现是因为在选取节点的时候，循环出现了问题，虽然看起来编译没有错，但是边缘情况就会出现数据错误，这个还是很令人警醒，而这种思考的不全面的问题，在debug的过程中会耗去大量的时间，这是要注意的。

五、用户操作说明：
输入表示字符集大小为n（n <= 100）的正整数，以及n个字符和n个权值（正整数，值
越大表示该字符出现的概率越大）；
输入串长小于或等于100的目标报文。

六、运行结果：
附带自己的算法完成的结果图，可以通过Prt Sc和图片编辑器获得；
七、附录：
#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define MAXBIT 100
#define MAXLEAF 30
#define MAXNODE MAXLEAF*2 -1
#define MAXQZ 10000 //权值
typedef struct
{
int bit[MAXBIT];
int start;
} HCodeType; /* 编码结构体 */
typedef struct
{
int weight;
int parent;
int lchild;
int rchild;
char value;
} HNode; /* 结点结构体 */
/* 构造一颗哈夫曼树 */
void HuffmanTree (HNode HuffNode[MAXNODE], int n)
{
int i = 0, j, m1, m2, x1, x2;
char x;
/* 初始化存放哈夫曼树数组 HuffNode[] 中的结点 */
while (i<n)
{
HuffNode[i].weight = 0;//权值
HuffNode[i].parent =-1;
HuffNode[i].lchild =-1;
HuffNode[i].rchild =-1;
scanf("%c",&x);
scanf("%c",&HuffNode[i].value); //实际值，可根据情况替换为字母 i++;
}
/* 输入 n 个叶子结点的权值 */
scanf("%c",&x);
i = 0;
while (i<n)
{
scanf ("%d", &HuffNode[i].weight);
i++;
}
for (i=n; i<2*n-1; i++)
{
HuffNode[i].weight = 0;//权值
HuffNode[i].parent =-1;
HuffNode[i].lchild =-1;
HuffNode[i].rchild =-1;
HuffNode[i].value=i;
}
/* 循环构造 Huffman 树 */
for (i=0; i<n-1; i++)
{
m1=m2=MAXQZ; // m1、m2中存放两个无父结点且结点权值最小的两个结点
x1=x2=0;//找出所有结点中权值最小、无父结点的两个结点，并合并之为一颗二叉树 for (j=0; j<n+i; j++)
{
if (HuffNode[j].weight < m1 && HuffNode[j].parent==-1)
{
m2=m1;//m1中是最小
x2=x1;
m1=HuffNode[j].weight;
x1=j;
}
else if (HuffNode[j].weight < m2 && HuffNode[j].parent==-1)
{
m2=HuffNode[j].weight;
x2=j;
}
} /* end for */
/* 设置找到的两个子结点 x1、x2 的父结点信息 */
HuffNode[x1].parent = n+i;
HuffNode[x2].parent = n+i;
HuffNode[n+i].weight = HuffNode[x1].weight + HuffNode[x2].weight;
HuffNode[n+i].lchild = x1;
HuffNode[n+i].rchild = x2;
}
}
int main()
{
HNode HuffNode[MAXNODE]; /* 定义一个结点结构体数组 */
HCodeType HuffCode[MAXLEAF],cd; /* 定义一个编码结构体数组，同时定义一个临时变量来存放求解编码时的信息 */
int i, j, c, p, n,k=0;
char wen[100];
char z;
scanf ("%d", &n);
HuffmanTree (HuffNode, n);
for (i=0; i < n; i++)
{
cd.start = n-1;
c = i;
p = HuffNode[c].parent;
while (p != -1) /* 父结点存在 */
{
if (HuffNode[p].lchild == c)
cd.bit[cd.start] = 0;
else
cd.bit[cd.start] = 1;
cd.start--; /* 求编码的低一位 */
c=p;
p=HuffNode[c].parent; /* 设置下一循环条件 */
} /* end while */
/* 保存求出的每个叶结点的哈夫曼编码和编码的起始位 */
for (j=cd.start+1; j<n; j++)
HuffCode[i].bit[j] = cd.bit[j];
HuffCode[i].start = cd.start;
} /* end for */
z=getchar();
z=getchar();
for(;z!='\n';z=getchar())
{
wen[k++]=z;
for(i=0;i<n;i++)
{
if(z==HuffNode[i].value)
{
for (j=HuffCode[i].start+1; j < n; j++)
printf ("%d", HuffCode[i].bit[j]);
break;
}
else;
}
}
printf("\n");
i = 0;
while (i<k)
{
printf("%c",wen[i]);
i++;
}
printf("\n");
return 0;
}
.
上机实习要求：
1、认真准备，按时参加上机实习，不得无故缺席，抽查不到者扣分；
2、独立完成老师布置的题目，上机完成程序并调试正确，课后完成实验报告的编写，将上机
程序和实验报告打包后交给辅导老师评定分数，实验报告要求和评分标准见后面；
3、提倡创新，可对课本上提供的算法进行改进；
4、上机程序必须在程序中提供足够的注释，详细为好。

5、实验报告不用写出算法，只要写出对课程设计的见解，如对某一算法的改进思想，算法设
计思想，调试算法过程中出现的问题及改进方法，调试程序的体会等。

只要是自己编程和调试就会写出相应的报告。

考核标准
1、机试程序和结果、设计报告缺一不可，机试程序和结果压缩打包后上交给辅导老师，设计
报告主要是自己的设计过程和调试心得，报告中不必附带全部的源程序）。

机试成绩占总成绩60%，设计报告占40%。

2、上机程序和设计报告必须独立完成，严禁抄袭，若发现雷同，原创者视上机结果最多60
分，抄袭者按0分计，若找不到原创，都按0分计。

所以原创同学注意，我们的检查专门针对抄袭情况，一旦发现将严肃处理！！！
.。