哈夫曼编码解码实验报告

哈夫曼编码解码实验
1.实验要求
掌握二叉树的相关概念
掌握构造哈夫曼树，进行哈夫曼编码。

对编码内容通过哈夫曼树进行解码。

2.实验内容
通过二叉树构造哈夫曼树，并用哈夫曼树对读取的txt文件进行哈夫曼编码。

编码完成后通过哈夫曼树进行解码。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#define MAX 100
//定义哈夫曼树的存储结构
typedef struct
{
char data;
int weight;
int parent;
int lch;
int rch;
}HuffNode;
//定义哈夫曼编码的存储结构
typedef struct
{
char bit[MAX];
int start;
}HuffCode;
HuffNode ht[2*MAX];
HuffCode hcd[MAX];
int Coun[127]={0};
int n;
char s1[200000];
char text[5000];
//构造哈夫曼树
void HuffmanTree()
{
int i,j,k,left,right,min1,min2;
//printf("输入叶子的节点数：");
//scanf("%d",&n);
printf("字符数量=%d\n",n);
for(i=1;i<=2*n-1;i++)
{
ht[i].parent=ht[i].lch=ht[i].rch=0;
}
j=0;
for(i=1;i<=n;i++)
{
/*getchar();
printf("输入第%d个叶子节点的值：",i);
scanf("%c",&ht[i].data);
printf("输入该节点的权值：");
scanf("%d",&ht[i].weight);
*/
for(;j<127;j++)
{
if(Coun[j]!=0)
{
ht[i].data=j;
//printf("%c",ht[i].data);
ht[i].weight=Coun[j];
//printf("%d",ht[i].weight);
break;
}
}
j++;
}
printf("\n");
for(i=1;i<=n;i++)
{
printf("%c",ht[i].data);
}
printf("\n");
for(i=n+1;i<=2*n-1;i++)
{//在前n个结点中选取权值最小的两个结点构成一颗二叉树
min1=min2=10000;//为min1和min2设置一个比所有权值都大的值
left=right=0;
for(k=1;k<=i-1;k++)
{
if(ht[k].parent==0)//若是根结点
//令min1和min2为最小的两个权值，left和right
为权值最小的两个结点位置
if(ht[k].weight<min1)
{
min2=min1;
right=left;
min1=ht[k].weight;
left=k;
}
else if (ht[k].weight<min2)
{
min2=ht[k].weight;
right=k;
}
}
ht[left].parent=i;
ht[right].parent=i;
ht[i].weight=ht[left].weight+ht[right].weight;
ht[i].lch=left;
ht[i].rch =right;
}
}
//构造哈夫曼编码
void HuffmanCode()
{
int i,c,k,f;
HuffCode cd;
for(i=1;i<=n;i++)
{
cd.start=n;
c=i;
f=ht[i].parent;
while(f!=0)
{
if(ht[f].lch==c)
cd.bit[cd.start]='0';
else
cd.bit[cd.start]='1';
cd.start--;
c=f;
f=ht[f].parent;
}
hcd[i]=cd;
}
printf("输出哈夫曼编码：\n");
for(i=1;i<=n;i++)
{
printf("%c:",ht[i].data);
for(k=hcd[i].start+1;k<=n;k++)
printf("%c",hcd[i].bit[k]);
printf("\n");
}
}
//对字母进行编码
void Code()//将字符与相应的哈夫曼编码进行匹配，输出编码结果{
int i=0,j,k,h=0;
while(text[i]!='\0')
{
for(j=1;j<=n;j++)
{
if(text[i]==ht[j].data)
{
for(k=hcd[j].start+1;k<=n;k++)
{
s1[h]=hcd[j].bit[k];
h++;
}
break;
}
}
i++;
}
//printf("编码\n");
//puts(s1);
//printf("\n");
}
//解码
void HuffmanDecode()
{
printf("解码\n");
int len,i,f;
char C;
//char S[MAXCODE];
//scanf("%s",S);//使用gets()直接跳过
len=strlen(s1);
printf("s1:%d\n",len);
f=2*n-1;
for(i=0;i<len;i++)
{
if(s1[i]=='0')
{
f=ht[f].lch;
if(ht[f].lch==0&&ht[f].rch==0)
{
C=ht[f].data;
printf("%c",C);
f=2*n-1;
}
}
else if(s1[i]=='1')
{
f=ht[f].rch;
if(ht[f].lch==0&&ht[f].rch==0)
{
C=ht[f].data;
printf("%c",C);
f=2*n-1;
}
}
}
printf("\n");
}
//统计字母个数及其权值
void Count()
{
int i,j,m;
n=0;
i=0;
//printf("请仅输入小写字母\n");//例程本省存在一个BUG，只输入一个字母不能进行编码（并未解决）
//scanf("%s",s);
while(text[i]!='\0')//使用ASCII码表进行统计
{
m=text[i];
//printf("%d\n",m);
Coun[m]++;
i++;
}
for(j=0;j<127;j++)
{
if(Coun[j]!=0)
n++;
}
}
//mark Code
void main()
{
int l=0;
FILE *fp;
fp=fopen("text.txt","r");
if(fp==NULL)
{
printf("文件打开失败\n");
while(1);
}
while(!feof(fp))
{
text[l] = fgetc(fp);
l++;
}
printf("输入文本\n");
printf("%s\n",text);
fclose(fp);
Count();
HuffmanTree();
HuffmanCode();
Code();
HuffmanDecode();
}
文本文件
文本输入
进行哈夫曼编码
对文本进行编码
输出解码结果
3.实验总结
通过本次实验，对二叉树的应用有了相应的了解，掌握了如何构造哈夫曼编码，如何对编码结果进行解码。

最重要的是学会了如何思考着去解决问题，以及代码的调试。