哈夫曼树的应用数据结构_学位论文

各专业完整优秀毕业论文设计图纸

题目：哈夫曼树应用

学生姓名：

学号： 201317010201

专业班级：计科13102

同组姓名：

指导教师：

设计时间：2014年下学期第18周

目录

一、需求分析 (3)

1. 分析问题 (3)

2. 确定解决方案 (3)

3. 输入的形式和输入值的范围 (3)

4.输出的形式 (3)

5.程序所能达到的功能 (3)

二、概要设计 (4)

1. 主程序的流程图： (4)

2．程序中数据类型的定义： (5)

3．各程序模块之间的层次(调用)关系： (5)

三、详细设计 (6)

1．哈夫曼树存储及类的定义： (6)

2.哈夫曼树的基本操作: (6)

3.主函数 (7)

四、调试分析和测试结果. (8)

1. 测试数据及其输出结果： (8)

2. 调试过程中遇到的问题及解决办法: (12)

五、总结 (13)

六、参考文献 (13)

七、致谢 (13)

八、附录 (13)

一、需求分析

1.分析问题

利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码（复原）。对于双工信道（即可以双向传输信息的信道），每端都需要一个完整的编/译码系统。为这样的信息收发站写一个哈夫曼码的编/译码系统。

2.确定解决方案

设计建立带权的哈夫曼树，确定哈夫曼树的类与成员函数，以及各函数之间的调用关系，采用动态数组的存储结构存储所需要的数据，通过不同的函数来实现编码，译码以及打印二进制编码、哈夫曼树，把不同的数据存入不同的txt文件中，通过主函数调用来实现功能检测。

3.输入的形式和输入值的范围

手动或者从文本中读入数据的形式初始化哈夫曼树，从键盘中或者文件中读入数据，以字母A-Z代表结点，以自然数代表权值，字符串提示使用者所要执行的操作。

4.输出的形式

在显示器界面上或者以文本的形式来实现程序调试的输出。

5.程序所能达到的功能

（1）I:初始化（Initialization）。从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n 个权值，建立哈夫曼树，并将它存于文件hfmTree中。

（2）E:编码（Encoding）。利用已建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件hfmTree中读入），对文件ToBeTran中的正文进行编码，然后将结果存入文件CodeFile中。

（3）D:译码（Decoding）。利用已建好的哈夫曼树将文件CodeFile中的代码进

行译码，结果存入文件TextFile中。

（4）P:打印代码文件（Print）。将文件CodeFile以紧凑格式显示在终端上，每行50个代码。同时将此字符形式的编码文件写入文件CodePrin中。

测试数据：

（1）利用下面这道题中的数据调试程序。某系统在通信联络中只可能出现八种字符，其概率分别为0.25，0.29，0.07，0.08，0.14，0.23，0.03，0.11，试设计哈夫曼编码。

（2）用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立哈夫曼树，并实现以下报文的编码和译码：“THIS PROGRAM IS MY FA VORITE”。

字符空格 A B C D E F G H I J K L M

频度64 13 22 32 103 21 15 47 57 1 5 32 20

字符N O P Q R S T U V W X Y Z

频度57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 1

实现提示：

（1）编码结果以文本方式存储在文件CodeFile中。

（2）用户界面可以设计为“菜单”方式：显示上述功能符号，再加上“Q”，表示退出运行Quit。请用户键入一个选择功能符。此功能执行完毕后再显示此菜单，直至某次用户选择了“Q”为止。

（3）在程序的一次执行过程中，第一次执行I，D或E命令之后，哈夫曼树已经在内存了，不必再读入。每次执行中不一定执行I命令，因为文件hfmTree 可能早已建好。

二、概要设计

1.

2．程序中数据类型的定义：

用到三组结构体，分别是哈夫曼树的动态数组存储结构*HuffmanTree，哈夫曼编码表的存储结构HuffmanCode，字符结点的动态数组存储结构wElem 以及哈夫曼树类定义class Huffman。

3．各程序模块之间的层次(调用)关系：

主函数main（）调用初始化，编码，译码，打印二进制编码，打印哈夫曼树这五个子函数；进入初始化功能后调用手动输入，文本读入，默认文本这三个函数；进入编码功能后调用手动编码，文本读入编码这两个函数；进入译码功能后调用手动译码，文本读入译码这两个函数(如图2所示)。

三、详细设计

1．哈夫曼树存储及类的定义：

#include

#include

#include

#include

#include

using namespace std;

#define MAXN 60

#define INF 9999

int date[40]={INF,64,13,22,32,103,21,15,47,57,1,5,32,

20,57,63,15,1,48,51,80,23,8,18,1,6,1,INF,INF,INF,INF,INF,INF,INF,186};

//字符c的频率存放在date[65-c+i]中

int n=27;

typedef struct node{

int fa,lchild,rchild,w; //父亲，左孩子，右孩子，权值；

}hfmTree;

char info[30];

typedef struct{

char code[50];

int start;

}Hfmcode;

Hfmcode hfmcode[MAXN]; //哈夫曼编码

hfmTree hfmtree[MAXN]; //哈夫曼树

void inithead(int n,char d[]) ; //初始化表

void initialization(int n,char d[]); //建树

void encoding(int n) ; //编码

void decoding(); //译码

void print() //打印编码代码

2.哈夫曼树的基本操作:

void inithead(int n,char d[]) //初始化表

void initialization(int n,char d[]) //建树

void encoding(int n) //编码

void decoding(); //译码

void print() //打印编码代码

void face() //输出菜单界面