哈夫曼树编码以及译码——实验报告

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哈夫曼编码译码实验报告

哈夫曼编码译码实验报告

哈夫曼编码译码实验报告哈夫曼编码译码实验报告一、引言哈夫曼编码是一种用来对数据进行压缩的算法,它能够根据数据的频率分布来分配不同长度的编码,从而实现对数据的高效压缩。

本次实验旨在通过实际操作,深入理解哈夫曼编码的原理和实现方式,并通过编码和解码过程来验证其有效性。

二、实验目的1. 掌握哈夫曼编码的原理和算法;2. 学会使用编程语言实现哈夫曼编码和解码;3. 验证哈夫曼编码在数据压缩中的实际效果。

三、实验过程1. 数据准备在实验开始前,首先需要准备一段文本数据作为实验材料。

为了更好地展示哈夫曼编码的效果,我们选择了一篇新闻报道作为实验文本。

这篇报道涵盖了多个领域的信息,包括科技、经济、体育等,具有一定的复杂性。

2. 哈夫曼编码实现根据哈夫曼编码的原理,我们首先需要统计文本中每个字符的频率。

为了方便处理,我们将每个字符与其频率构建成一个字符-频率的映射表。

然后,我们根据频率构建哈夫曼树,将频率较低的字符作为叶子节点,频率较高的字符作为内部节点。

最后,根据哈夫曼树构建编码表,将每个字符映射到对应的二进制编码。

3. 哈夫曼解码实现在哈夫曼解码过程中,我们需要根据编码表将二进制编码转换回字符。

为了实现高效解码,我们可以将编码表转换为一个二叉树,其中每个叶子节点对应一个字符。

通过遍历二叉树,我们可以根据输入的二进制编码逐步还原出原始文本。

4. 编码和解码效果验证为了验证哈夫曼编码的有效性,我们需要对编码和解码的结果进行比较。

通过计算编码后的二进制数据长度和原始文本长度的比值,我们可以得到压缩率,进一步评估哈夫曼编码的效果。

四、实验结果经过实验,我们得到了以下结果:1. 哈夫曼编码表根据实验文本统计得到的字符-频率映射表,我们构建了哈夫曼树,并生成了相应的编码表。

编码表中每个字符对应的编码长度不同,频率较高的字符编码长度较短,频率较低的字符编码长度较长。

2. 编码结果将实验文本使用哈夫曼编码进行压缩后,得到了一串二进制数据。

数据结构哈夫曼树编码及译码的实现实验报告

数据结构哈夫曼树编码及译码的实现实验报告

实验:哈夫曼树编码及译码的实现一.实验题目给定字符集的HUFFMANN编码与解码,这里的字符集及其字符频数自己定义,要求输出个字符集的哈夫曼编码及给定的字符串的哈夫曼码及译码结果。

二.实验原理首先规定构建哈夫曼树,然后进行哈夫曼树的编码,接着设计函数进行字符串的编码过程,最后进行哈夫曼编码的译码。

首先定义一个结构体,这个结构体定义时尽可能的大,用来存放左右的变量,再定义一个地址空间,用于存放数组,数组中每个元素为之前定义的结构体。

输入n个字符及其权值。

构建哈夫曼树:在上述存储结构上实现的哈夫曼算法可大致描述为:1.首先将地址空间初始化,将ht[0…n-1]中所有的结点里的指针都设置为空,并且将权值设置为0.2.输入:读入n个叶子的权值存于向量的前n个分量中。

它们是初始森林中n个孤立的根结点上的权值。

3.合并:对森林中的树共进行n-1次合并,所产生的新结点依次放入向量ht的第i个分量中。

每次合并分两步:①在当前森林ht[0…i-1]的所有结点中,选取权最小和次小的两个根结点[s1]和 [s2]作为合并对象,这里0≤s1,s2≤i-1。

②将根为ht[s1]和ht[s2]的两棵树作为左右子树合并为一棵新的树,新树的根是新结点ht[i]。

具体操作:将ht[s1]和ht[s2]的parent置为i,将ht[i]的lchild和rchild分别置为s1和s2 .新结点ht[i]的权值置为ht[s1]和ht[s2]的权值之和。

4.哈夫曼的编码:约定左子为0,右子为1,则可以从根结点到叶子结点的路径上的字符组成的字符串作为该叶子结点的编码。

当用户输入字母时。

就在已经找好编码的编码结构体中去查找该字母。

查到该字母就打印所存的哈夫曼编码。

接着就是完成用户输入0、1代码时把代码转成字母的功能。

这是从树的头结点向下查找,如果当前用户输入的0、1串中是0则就走向该结点的左子。

如果是1这就走向该结点的右结点,重复上面步骤。

哈夫曼树的实验报告1

哈夫曼树的实验报告1

哈夫曼树的实验报告1一、需求分析1、本演示程序实现Haffman编/译码器的作用,目的是为信息收发站提供一个编/译系统,从而使信息收发站利用Haffman编码进行通讯,力求达到提高信道利用率,缩短时间,降低成本等目标。

系统要实现的两个基本功能就是:①对需要传送的数据预先编码;②对从接收端接收的数据进行译码;2、本演示程序需要在终端上读入n个字符(字符型)及其权值(整形),用于建立Huffman树,存储在文件hfmanTree.txt中;如果用户觉得不够清晰还可以打印以凹入表形式显示的Huffman树;3、本演示程序根据建好的Huffman树,对文件的文本进行编码,结果存入文件CodeFile中;然后利用建好的Huffman树将文件CodeFile中的代码进行译码,结果存入文件TextFile中;最后在屏幕上显示代码(每行50个),同时显示对CodeFile中代码翻译后的结果;4、本演示程序将综合使用C++和C语言;5、测试数据:(1)教材例6-2中数据:8个字符,概率分别是0.05,0.29,0.07,0.08,0.14,0.23,0.03,0.11,可将其的权值看为5,29,7,8,14,23,3,11(2)用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立Haffman树,并实现以下报文的编码和一、概要设计1、设定哈夫曼树的抽象数据类型定义ADT Huffmantree{数据对象:D={a i| a i∈Charset,i=1,2,3,……n,n≥0}数据关系:R1={< a i-1, a i >| a i-1, a i∈D, i=2,3,……n}基本操作:Initialization(&HT,&HC,w,n,ch)操作结果:根据n个字符及其它们的权值w[i],建立Huffman树HT,用字符数组ch[i]作为中间存储变量,最后字符编码存到HC中;Encodeing(n)操作结果:根据建好的Huffman树,对文件进行编码,编码结果存入到文件CodeFile 中Decodeing(HT,n)操作结果:根据已经编译好的包含n个字符的Huffman树HT,将文件的代码进行翻译,结果存入文件T extFile中} ADT Huffmantree1)主程序模块void main(){输入信息,初始化;选择需要的操作;生成Huffman树;执行对应的模块程序;输出结果;}2)编码模块——根据建成的Huffman树对文件进行编码;3)译码模块——根据相关的Huffman树对编码进行翻译;各模块的调用关系如图所示二、详细设计1、树类型定义typedef struct {unsigned int weight; //权值char ch1; //储存输入的字符unsigned int parent,lchild,rchild;}HTNode,*HuffmanTree;2、编码类型定义typedef char **HuffmanCode;哈夫曼编译器的基本操作设置如下Initialization(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int &n,char *ch) //根据输入的n个字符及其它们的权值w[i],建立Huffman树HT,用字符数组ch[i]作为中间存储变量存储编码,最后转存到HC中;Encodeing(int n)//根据建好的包含n个字符的Huffman树,对文件进行编码,编码结果存入到文件CodeFile中Decodeing(HuffmanTree HT,int n)//根据已经编译好的包含n个字符的Huffman树HT,对文件的代码进行翻译,结果存入文件TextFile中基本操作操作的算法主函数及其他函数的算法void select(HuffmanTree HT,int n,int &s1,int &s2){ //依次比较,从哈夫曼树的中parent为0的节点中选择出两个权值最小的if(!HT[i].parent&&!HT[S1]&&!HT[S2]){if(HT[i].weight<ht[s1].weight){< p="">s2=s1; s1=i;}else if(HT[i].weight<ht[s2].weight&&i!=s1)< p=""> s2=i;}3、函数的调用关系图三、调试分析Encodeing Decoding Print PrintTreeInitialization1、本次实习作业最大的难点就是文件的读和写,这需要充分考虑到文件里面的格式,例如空格,换行等等,由于不熟悉C++语言和C语言的文件的输入和输出,给编程带来了很大的麻烦;2、原本计划将文本中的换行格式也进行编码,也由于设计函数比较复杂,而最终放弃;3、一开始考虑打印哈夫曼树的凹入表时是顺向思维,希望通过指针的顺序变迁来实现打印,但问题是从根结点到叶子结点的指针不是顺序存储的,所以未能成功,后来查找相关资料,最终利用递归的方法解决问题;4、程序中的数组均采用了动态分配的方法定义,力求达到减少空间的浪费;5、时间的复杂度主要是由查树这个步骤决定,因为无论是编码还是译码都需要对Huffman树进行查找和核对,但考虑到英文字母和空格也就是27个字符,影响不是很大;6、程序无论在屏幕显示还有文件存储方面都达到了不错的效果;7、程序不足的地方就是在文件文本格式方面处理得还是不够,或许可以通过模仿WORD的实现来改善。

哈夫曼树_实验报告

哈夫曼树_实验报告

一、实验目的1. 理解哈夫曼树的概念及其在数据结构中的应用。

2. 掌握哈夫曼树的构建方法。

3. 学习哈夫曼编码的原理及其在数据压缩中的应用。

4. 提高编程能力,实现哈夫曼树和哈夫曼编码的相关功能。

二、实验原理哈夫曼树(Huffman Tree)是一种带权路径长度最短的二叉树,又称为最优二叉树。

其构建方法如下:1. 将所有待编码的字符按照其出现的频率排序,频率低的排在前面。

2. 选择两个频率最低的字符,构造一棵新的二叉树,这两个字符分别作为左右子节点。

3. 计算新二叉树的频率,将新二叉树插入到排序后的字符列表中。

4. 重复步骤2和3,直到只剩下一个节点,这个节点即为哈夫曼树的根节点。

哈夫曼编码是一种基于哈夫曼树的编码方法,其原理如下:1. 从哈夫曼树的根节点开始,向左子树走表示0,向右子树走表示1。

2. 每个叶子节点对应一个字符,记录从根节点到叶子节点的路径,即为该字符的哈夫曼编码。

三、实验内容1. 实现哈夫曼树的构建。

2. 实现哈夫曼编码和译码功能。

3. 测试实验结果。

四、实验步骤1. 创建一个字符数组,包含待编码的字符。

2. 创建一个数组,用于存储每个字符的频率。

3. 对字符和频率进行排序。

4. 构建哈夫曼树,根据排序后的字符和频率,按照哈夫曼树的构建方法,将字符和频率插入到哈夫曼树中。

5. 实现哈夫曼编码功能,遍历哈夫曼树,记录从根节点到叶子节点的路径,即为每个字符的哈夫曼编码。

6. 实现哈夫曼译码功能,根据哈夫曼编码,从根节点开始,按照0和1的路径,找到对应的叶子节点,即为解码后的字符。

7. 测试实验结果,验证哈夫曼编码和译码的正确性。

五、实验结果与分析1. 构建哈夫曼树根据实验数据,构建的哈夫曼树如下:```A/ \B C/ \ / \D E F G```其中,A、B、C、D、E、F、G分别代表待编码的字符。

2. 哈夫曼编码根据哈夫曼树,得到以下字符的哈夫曼编码:- A: 00- B: 01- C: 10- D: 11- E: 100- F: 101- G: 1103. 哈夫曼译码根据哈夫曼编码,对以下编码进行译码:- 00101110111译码结果为:BACGACG4. 实验结果分析通过实验,验证了哈夫曼树和哈夫曼编码的正确性。

哈夫曼树编码译码实验报告

哈夫曼树编码译码实验报告

数据结构课程设计设计题目:哈夫曼树编码译码课题名称院系学号姓名哈夫曼树编码译码年级专业成绩1、课题设计目的:在当今信息爆炸时代,如何采用有效的数据压缩技术节省数据文件的存储空间和计算机网络的传送时间已越来越引起人们的重视,哈夫曼编码正是一种应用广泛且非常有效的数据压缩技术。

哈夫曼编码是一种编码方式,以哈夫曼树—即最优二叉树,带权路径长度最小的二叉树,时常应用于数据压缩。

哈弗曼编码使用一张特殊的编码表将源字符(例如某文件中的一个符号)进行编码。

这张编码表的特殊之处在于,它是根据每一个源字符浮现的估算概率而建立起来的。

课题设计目的与设计意义2、课题设计意义:哈夫曼编码的应用很广泛,利用哈夫曼树求得的用于通信的二进制编码称为哈夫曼编码。

树中从根到每一个叶子都有一条路径,对路径上的各分支约定:指向左子树的分支表示“0”码,指向右子树的分支表示“1”码,取每条路径上的“0”或者“1”的序列作为和各个叶子对应的字符的编码,这就是哈夫曼编码。

哈弗曼译码输入字符串可以把它编译成二进制代码,输入二进制代码时可以编译成字符串。

指导教师:年月日第一章需求分析 (1)第二章设计要求 (1)第三章概要设计 (2)(1)其主要流程图如图 1-1 所示。

(3)(2)设计包含的几个方面 (4)第四章详细设计 (4)(1)①哈夫曼树的存储结构描述为: (4)(2)哈弗曼编码 (5)(3)哈弗曼译码 (7)(4)主函数 (8)(5)显示部份源程序: (8)第五章调试结果 (10)第六章心得体味 (12)第七章参考文献 (12)附录: (12)在当今信息爆炸时代,如何采用有效的数据压缩技术节省数据文件的存储空间和计算机网络的传送时间已越来越引起人们的重视,哈夫曼编码正是一种应用广泛且非常有效的数据压缩技术。

哈夫曼编码是一种编码方式,以哈夫曼树—即最优二叉树,带权路径长度最小的二叉树,时常应用于数据压缩。

哈弗曼编码使用一张特殊的编码表将源字符 (例如某文件中的一个符号) 进行编码。

哈夫曼树编码实验报告

哈夫曼树编码实验报告

哈夫曼树编码实验报告哈夫曼树编码实验报告引言:哈夫曼树编码是一种常用的数据压缩算法,通过对数据进行编码和解码,可以有效地减小数据的存储空间。

本次实验旨在探究哈夫曼树编码的原理和应用,并通过实际案例验证其有效性。

一、哈夫曼树编码原理哈夫曼树编码是一种变长编码方式,根据字符出现的频率来确定不同字符的编码长度。

频率较高的字符编码较短,频率较低的字符编码较长,以达到最佳的数据压缩效果。

1.1 字符频率统计首先,需要对待编码的数据进行字符频率统计。

通过扫描数据,记录每个字符出现的次数,得到字符频率。

1.2 构建哈夫曼树根据字符频率构建哈夫曼树,频率较低的字符作为叶子节点,频率较高的字符作为父节点。

构建哈夫曼树的过程中,需要使用最小堆来维护节点的顺序。

1.3 生成编码表通过遍历哈夫曼树,从根节点到每个叶子节点的路径上的左右分支分别赋予0和1,生成对应的编码表。

1.4 数据编码根据生成的编码表,将待编码的数据进行替换,将每个字符替换为对应的编码。

编码后的数据长度通常会减小,实现了数据的压缩。

1.5 数据解码利用生成的编码表,将编码后的数据进行解码,恢复原始数据。

二、实验过程与结果为了验证哈夫曼树编码的有效性,我们选择了一段文本作为实验数据,并进行了以下步骤:2.1 字符频率统计通过扫描文本,统计每个字符出现的频率。

我们得到了一个字符频率表,其中包含了文本中出现的字符及其对应的频率。

2.2 构建哈夫曼树根据字符频率表,我们使用最小堆构建了哈夫曼树。

频率较低的字符作为叶子节点,频率较高的字符作为父节点。

最终得到了一棵哈夫曼树。

2.3 生成编码表通过遍历哈夫曼树,我们生成了对应的编码表。

编码表中包含了每个字符的编码,用0和1表示。

2.4 数据编码将待编码的文本数据进行替换,将每个字符替换为对应的编码。

编码后的数据长度明显减小,实现了数据的压缩。

2.5 数据解码利用生成的编码表,将编码后的数据进行解码,恢复原始文本数据。

数据结构哈夫曼树编码译码实验报告.doc

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数据结构哈夫曼树编码译码实验报告.【详细设计】具体代码实现如下://HaffmanTree.h#include#include#includestruct HuffmanNode //哈夫曼树的一个结点{ int weight; int parent; int lchild,rchild; };class HuffmanTree //哈夫曼树{private: HuffmanNode *Node; //Node[]存放哈夫曼树char *Info; //Info[]存放源文用到的字符——源码,如'a','b','c','d','e',此内容可以放入结点中,不单独设数组存放int LeafNum; //哈夫曼树的叶子个数,也是源码个数public: HuffmanTree(); ~HuffmanTree(); void CreateHuffmanTree(); /*在内存中建立哈夫曼树,存放在Node[]中。

让用户从两种建立哈夫曼树的方法中选择:1.从键盘读入源码字符集个数,每个字符,和每个字符的权重,建立哈夫曼树,并将哈夫曼树写入文件hfmTree中。

2.从文件hfmTree中读入哈夫曼树信息,建立哈夫曼树*/ void CreateHuffmanTreeFromKeyboard(); void CreateHuffmanTreeFromFile(); void Encoder(); /*使用建立好的哈夫曼树(如果不在内存,则从文件hfmTree中读入并建立内存里的哈夫曼树),对文件ToBeTran中的正文进行编码,并将码文写入文件CodeFile中。

ToBeTran的内容可以用记事本等程序编辑产生。

*/ void Decoder(); /*待译码的码文存放在文件CodeFile中,使用建立好的哈夫曼树(如果不在内存,则从文件hfmTree中读入并建立内存里的哈夫曼树)将码文译码,得到的源文写入文件TextFile中,并同时输出到屏幕上。

哈夫曼编码实验报告

哈夫曼编码实验报告

实验一哈夫曼编码一、实验目的1、掌握哈夫曼编码原理;2、熟练掌握哈夫曼树的生成方法;3、理解数据编码压缩和译码输出编码的实现。

二、实验要求实现哈夫曼编码和译码的生成算法。

三、实验内容先统计要压缩编码的文件中的字符字母出现的次数,按字符字母和空格出现的概率对其进行哈夫曼编码,然后读入要编码的文件,编码后存入另一个文件;接着再调出编码后的文件,并对其进行译码输出,最后存入另一个文件中。

五、实验原理1、哈夫曼树的定义:假设有n个权值,试构造一颗有n个叶子节点的二叉树,每个叶子带权值为wi,其中树带权路径最小的二叉树成为哈夫曼树或者最优二叉树;2、哈夫曼树的构造:weight为输入的频率数组,把其中的值赋给依次建立的HT Node对象中的data属性,即每一个HT Node对应一个输入的频率。

然后根据data属性按从小到大顺序排序,每次从data取出两个最小和此次小的HT Node,将他们的data相加,构造出新的HTNode作为他们的父节点,指针pare nt,leftchild,rightchild赋相应值。

在把这个新的节点插入最小堆。

按此步骤可以构造构造出一棵哈夫曼树。

通过已经构造出的哈夫曼树,自底向上,由频率节点开始向上寻找pare nt,直到pare nt 为树的顶点为止。

这样,根据每次向上搜索后,原节点为父节点的左孩子还是右孩子,来记录1或0,这样,每个频率都会有一个01编码与之唯一对应,并且任何编码没有前部分是同其他完整编码一样的。

六、实验流程①初始化,统计文本文件中各字符的个数作为权值,生成哈夫曼树;②根据符号概率的大小按由大到小顺序对符号进行排序;③把概率最小的两个符号组成一个节点;④重复步骤(2)(3),直到概率和为1 ;⑤从根节点开始到相应于每个符号的树叶”概率大的标“0”概率小的标“ 1;⑥从根节点开始,对符号进行编码;⑦译码时流程逆向进行,从文件中读出哈夫曼树,并利用哈夫曼树将编码序列解码。

实验二哈夫曼树及哈夫曼编码译码的实现

实验二哈夫曼树及哈夫曼编码译码的实现

实验二哈夫曼树及哈夫曼编码译码的实现实验二:哈夫曼树及哈夫曼编码译码的实现(验证性、4学时) 一、实验目的和要求构建哈夫曼树及哈夫曼编码,输出哈夫曼树及哈夫曼编码,完成编码与译码的算法。

(1)掌握树的有关操作算法2)熟悉树的基本存储方法 ((3)学习利用树求解实际问题二、实验内容和原理定义哈夫曼树的存储结构;输入要编码的字符权重,根据权重建立哈夫曼树,并进行编码,最后输出哈夫曼编码。

三、实验环境硬件:(1)学生用微机(2)多媒体教室或远程教学(3)局域网环境软件:(1)Windows XP中文操作系统 (2)Turbo C 3.0 四、算法描述及实验步骤1( 算法描述(1) 建立叶子结点——由于每个叶子结点都有一个权重值,构造哈夫曼树的过程中每个分枝节点的权重值等于两个孩子结点权重值的和,所以应该有一个权重域和指向左右孩子的两个指针域;(2) 另外在建成哈夫曼树之后,为了求得每个叶子结点的哈夫曼编码,需要走一条从叶子结点到根结点的路径,而译码的过程是从根结点出发到叶子的不断匹配的过程,所以既需要知道孩子结点的信息,也需要知道双亲结点的信息,应该再有一个指向双亲结点的指针域。

(3) 构建哈夫曼编码——在已建好的哈夫曼树中从每个叶子结点开始沿双亲链域回退到根结点,每回退一步走过哈夫曼树的一个分枝得到一个哈夫曼编码值;由于每个叶子结点的哈夫曼编码是从根就诶点到相应叶子结点的路径上各分枝代码所组成的0、1序列,所以先得到的分枝代码为说求编码的低位码而后得到的为高位码。

2( 算法流程图构建哈夫曼树算法流程哈夫曼编码算法流程3( 代码#include<stdio.h>#define maxvalue 10000//定义最大权值常量#define maxnodenumber 100//定义结点最大数目常量 typedef struct{int weight;int parent,lchild,rchild; }htnode;typedef htnode *huffmantree;//定义哈夫曼树类型 htnodeht[maxnodenumber]; //定义静态三叉链表存储区数组#define maxbit 10//定义哈夫曼编码的最大长度 typedef struct//定义保存一个叶子结点哈夫曼编码的结构 {int bit[maxbit];//哈夫曼编码域为一维数组int start;//开始位置域为整型}hcodetype;//定义哈夫曼编码类型hcodetype cd[maxnodenumber];//定义存放哈夫曼编码的数组cd void crthuffmantree(int n);//建立哈夫曼树void gethuffmancode(int n);//哈夫曼编码void main (){int nodenum;printf("inputnodenum:"); scanf("%d",&nodenum);crthuffmantree(nodenum); gethuffmancode(nodenum); }void crthuffmantree(int n)//该算法对n个叶子结点建立哈夫曼树,权重值由键盘逐个输入{int i,j,m1,m2,k1,k2;//定义局部变量for(i=0;i<2*n-1;i++)//数组ht初始化{ht[i].weight=0;//权重初始化为0ht[i].parent=-1;//3个指针域初始化为-1,即NULL ht[i].lchild=-1;ht[i].rchild=-1;}for (i=0;i<n;i++)//读入n个叶子结点的权重值scanf("%d",&ht[i].weight); for(i=0;i<n-1;i++)//控制n-1趟生成新结点构造哈夫曼树 {m1=maxvalue;//预置最小权值变量为最大权值 m2=maxvalue;//预置次小权值变量为最大权值 k1=0;k2=0;//预置最小和次小权值结点位置为下标0处for (j=0;j<n+i;j++)//控制一趟中找处最小权值的结点if(ht[j].parent==-1&&ht[j].weight<m1){m2=m1;k2=k1;//若第j个结点权小于当前最小的m1改为次小的m1=ht[j].weight;k1=j;//并记下新的当前最小权值及位置}elseif(ht[j].parent==-1&&ht[j].weight<m2){m2=ht[j].weight;k2=j;}//否则若小于当前次小的m2则更新m2及其位置ht[k1].parent=n+i;//修改最小权值结点的双亲为刚生成的新结点ht[k2].parent=n+i;//修改次小权值结点的双亲刚好生成的新结点ht[n+i].weight=ht[k1].weight+ht[k2].weight;//填新生成结点的权重值ht[n+i].lchild=k1;//新生成结点的左孩子指针指向k1ht[n+i].rchild=k2;//新生成结点的右孩子指针指向k2}}void gethuffmancode(int n) /*对具有n个叶子结点的哈夫曼树ht,求所有叶子结点的哈夫曼编码并输出*/{int i,j,c,p; /*定义局部变量*/for(i=0;i<n;i++) /*定义存放哈夫曼编码的数组cd*/ {c=i;j=maxbit; /*为求一个结点的哈夫曼编码初始化c和j*/ do{j--; /*j指向bit中存放编码位的正确位置*/ p=ht[c].parent; /*p指向c 的双亲结点*/if(ht[p].lchild==c) /*如果c是p的左孩子*/cd[i].bit[j]=0; /*编码位上赋0*/elsecd[i].bit[j]=1; /*否则c是p的右孩子,编码位上赋1*/ c=p; /*更新c为p,为求下一个编码位做准备*/ }while(ht[p].parent!=-1); /*当未到达根结点继续做do循环*/ cd[i].start=j; /*求完一个叶子结点的哈夫曼编码时,记下编码开始位置*/}for(i=0;i<n;i++) /*输出n个叶子结点的哈夫曼编码*/{for(j=cd[i].start;j<maxbit;j++) /*逐位输出一个编码*/printf("%d",cd[i].bit[j]);printf("\n"); /*输出完一个哈夫曼编码后换行*/ }}五、调试过程一次编译二次编译三次编译六、实验结果七、总结(1) 深刻体会构建哈夫曼树的整个过程,对整体有个总的理解; (2) 复习以前所学C语言的一些语法,例如:for循环,if循环,while循环 (3) 理解哈夫曼的编码过程,编码思想(4) 此程序的不足之处在于在进行哈夫曼编码时未能对字符进行编制,有待改进。

哈夫曼编码译码器实验报告

哈夫曼编码译码器实验报告

哈夫曼编码译码器实验报告实验名称:哈夫曼编码译码器实验一、实验目的:1.了解哈夫曼编码的原理和应用。

2.实现一个哈夫曼编码的编码和译码器。

3.掌握哈夫曼编码的编码和译码过程。

二、实验原理:哈夫曼编码是一种常用的可变长度编码,用于将字符映射到二进制编码。

根据字符出现的频率,建立一个哈夫曼树,出现频率高的字符编码短,出现频率低的字符编码长。

编码过程中,根据已建立的哈夫曼树,将字符替换为对应的二进制编码。

译码过程中,根据已建立的哈夫曼树,将二进制编码替换为对应的字符。

三、实验步骤:1.构建一个哈夫曼树,根据字符出现的频率排序。

频率高的字符在左子树,频率低的字符在右子树。

2.根据建立的哈夫曼树,生成字符对应的编码表,包括字符和对应的二进制编码。

3.输入一个字符串,根据编码表将字符串编码为二进制序列。

4.输入一个二进制序列,根据编码表将二进制序列译码为字符串。

5.比较编码前后字符串的内容,确保译码正确性。

四、实验结果:1.构建哈夫曼树:-字符出现频率:A(2),B(5),C(1),D(3),E(1) -构建的哈夫曼树如下:12/\/\69/\/\3345/\/\/\/\ABCDE2.生成编码表:-A:00-B:01-C:100-D:101-E:1103.编码过程:4.译码过程:5.比较编码前后字符串的内容,结果正确。

五、实验总结:通过本次实验,我了解了哈夫曼编码的原理和应用,并且实现了一个简单的哈夫曼编码的编码和译码器。

在实验过程中,我充分运用了数据结构中的树的知识,构建了一个哈夫曼树,并生成了编码表。

通过编码和译码过程,我进一步巩固了对树的遍历和节点查找的理解。

实验结果表明,本次哈夫曼编码的编码和译码过程正确无误。

在实验的过程中,我发现哈夫曼编码对于频率较高的字符具有较短的编码,从而实现了对字符串的高效压缩。

同时,哈夫曼编码还可以应用于数据传输和存储中,提高数据的传输效率和存储空间的利用率。

通过本次实验,我不仅掌握了哈夫曼编码的编码和译码过程,还深入了解了其实现原理和应用场景,加深了对数据结构和算法的理解和应用能力。

哈夫曼树实验报告

哈夫曼树实验报告

哈夫曼树实验报告一、实验目的1.理解哈夫曼树的概念和实现原理;2.掌握使用哈夫曼树进行编码和解码的方法;3.熟悉哈夫曼树在数据压缩中的应用。

二、实验原理哈夫曼树是一种用于数据压缩的树形结构,通过将出现频率较高的数据项用较短的编码表示,从而达到压缩数据的目的。

哈夫曼树的构建过程如下:1.统计字符出现的频率,并按照频率从小到大排序;2.将频率最低的两个字符合并为一个节点,节点的频率为两个字符的频率之和;3.将新节点插入频率表,并将频率表重新排序;4.重复步骤2和3,直到频率表中只剩下一个节点,该节点即为哈夫曼树的根节点。

三、实验步骤1.统计输入的字符序列中每个字符出现的频率;2.根据频率构建哈夫曼树;3.根据哈夫曼树生成字符的编码表;4.将输入的字符序列编码为哈夫曼编码;5.根据哈夫曼树和编码表,解码得到原始字符序列。

四、实验结果以字符序列"abacabad"为例进行实验:1.统计字符频率的结果为:a-4次,b-2次,c-1次,d-1次;```a-4/\b-2c-1/\d-1空节点```3.根据哈夫曼树生成的编码表为:a-0,b-10,c-110,d-111;5. 根据哈夫曼树和编码表进行解码得到原始字符序列:"abacabad"。

五、实验总结通过本次实验,我深入了解了哈夫曼树的原理和实现方法,掌握了使用哈夫曼树进行字符编码和解码的过程。

哈夫曼树在数据压缩中的应用非常广泛,能够有效地减小数据的存储空间,提高数据传输效率。

在实际应用中,我们可以根据不同字符出现的频率构建不同的哈夫曼树,从而实现更高效的数据压缩和解压缩算法。

哈夫曼实验报告

哈夫曼实验报告

一、实验目的1. 理解哈夫曼编码的基本原理和重要性。

2. 掌握哈夫曼树的构建方法。

3. 熟悉哈夫曼编码和译码的实现过程。

4. 分析哈夫曼编码在数据压缩中的应用效果。

二、实验原理哈夫曼编码是一种基于字符频率的编码方法,它利用字符出现的频率来构造一棵最优二叉树(哈夫曼树),并根据该树生成字符的编码。

在哈夫曼树中,频率越高的字符对应的编码越短,频率越低的字符对应的编码越长。

这样,对于出现频率较高的字符,编码后的数据长度更短,从而实现数据压缩。

三、实验内容1. 构建哈夫曼树:- 统计待编码数据中每个字符出现的频率。

- 根据字符频率构建哈夫曼树,其中频率高的字符作为叶子节点,频率低的字符作为内部节点。

- 重复上述步骤,直到树中只剩下一个节点,即为哈夫曼树的根节点。

2. 生成哈夫曼编码:- 从哈夫曼树的根节点开始,对每个节点进行遍历,根据遍历方向(左子树为0,右子树为1)为字符分配编码。

- 将生成的编码存储在编码表中。

3. 编码和译码:- 使用生成的编码表对原始数据进行编码,将编码后的数据存储在文件中。

- 从文件中读取编码后的数据,根据编码表进行译码,恢复原始数据。

四、实验步骤1. 编写代码实现哈夫曼树的构建:- 定义节点结构体,包含字符、频率、左子树、右子树等属性。

- 实现构建哈夫曼树的核心算法,包括节点合并、插入等操作。

2. 实现编码和译码功能:- 根据哈夫曼树生成编码表。

- 编写编码函数,根据编码表对数据进行编码。

- 编写译码函数,根据编码表对数据进行译码。

3. 测试实验效果:- 选择一段文本数据,使用实验代码进行编码和译码。

- 比较编码前后数据的长度,分析哈夫曼编码的压缩效果。

五、实验结果与分析1. 哈夫曼树构建:- 成功构建了哈夫曼树,树中节点按照字符频率从高到低排列。

2. 哈夫曼编码:- 成功生成编码表,字符与编码的对应关系符合哈夫曼编码原理。

3. 编码与译码:- 成功实现编码和译码功能,编码后的数据长度明显缩短,译码结果与原始数据完全一致。

哈夫曼实验报告(附代码)

哈夫曼实验报告(附代码)

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哈弗曼编码/译码器一、程序的功能分析1.构造哈夫曼树及哈夫曼编码:从终端读入字符集大小n、n 个字符以及n个对应的权值,建立哈夫曼树;利用已经建好的哈夫曼树求每个叶结点的哈夫曼编码,并保存。

2.编码:利用已构造的哈夫曼编码对“明文”文件中的正文进行编码,然后将结果存入“密文”文件中。

3.译码:将“密文”文件中的0、1代码序列进行译码。

(读文件) 4.打印“密文”文件:将文件以紧凑格式显示在终端上,每行30个代码;同时,将此字符形式的编码文件保存。

5.打印哈夫曼树及哈夫曼编码:将已在内存中的哈夫曼树以凹入表形式显示在终端上,同时将每个字符的哈夫曼编码显示出来;并保存到文件。

二、基本要求分析1、输入输出的要求按提示内容从键盘输入命令,系统根据用户输入的需求在保证界面友好的前提下输出用户所需信息,并按要求保存文件,以便保存备份信息。

2、测试数据(1).令叶子结点个数n为4,权值集合为{1,3,5,7},字符集合为{A,b,c,D},且字符集与权值集合一一对应。

(2).令叶子结点个数n为7,权值集合为{12,6,8,18,3,20,2},字符集合为{A,b,c,D,e,F,g},且字符集与权值集合一一对应。

(3).请自行选定一段英文文本,统计给出的字符集,实际统计字符的频度,建立哈夫曼树,构造哈夫曼编码,并实现其编码和译码。

三、概要设计1.主模块的流程及各子模块的主要功能主函数负责提供选项功能,循环调控整个系统。

创建模块实现接收字符、权值、构建哈夫曼树,并保存文件,此功能是后续功能的基础。

编码模块实现利用已编好的哈夫曼树对每个字符进行哈夫曼编码,即对每个字符译出其密文代码,并保存文件。

编码译码实验报告

编码译码实验报告

一、实验目的1. 理解编码译码的基本原理和方法。

2. 掌握哈夫曼编码和译码的实现过程。

3. 通过实验,提高编程能力和数据结构应用能力。

二、实验环境1. 操作系统:Windows 102. 编程语言:C++3. 开发工具:Visual Studio 2019三、实验内容1. 哈夫曼编码与译码(1)哈夫曼编码的原理哈夫曼编码是一种变长编码,通过为不同频率的字符分配不同的编码长度,达到压缩数据的目的。

哈夫曼编码的核心是构建一棵哈夫曼树,树中每个叶子节点对应一个字符,非叶子节点对应两个子节点的编码。

(2)哈夫曼编码的实现首先,根据输入的字符及其频率,构建哈夫曼树。

然后,从根节点开始,对每个叶子节点进行编码,编码规则为从根节点到叶子节点的路径,左子节点编码为“0”,右子节点编码为“1”。

(3)哈夫曼译码的实现根据哈夫曼编码的编码规则,将编码后的数据还原成原始字符。

从编码数据的第一个比特开始,根据编码规则,逐步还原出原始字符。

2. 字符串编码与译码(1)字符串编码的原理字符串编码是将字符串中的字符转换成二进制表示,以达到压缩数据的目的。

常见的字符串编码方法有ASCII编码、UTF-8编码等。

(2)字符串编码的实现以ASCII编码为例,将字符串中的每个字符转换为对应的ASCII码,然后将其转换为二进制表示。

(3)字符串译码的实现将编码后的二进制数据转换回对应的ASCII码,再将ASCII码转换成字符。

四、实验步骤1. 创建一个新的C++项目,命名为“编码译码实验”。

2. 在项目中创建两个源文件:main.cpp和编码译码.cpp。

3. 在main.cpp中编写代码,实现以下功能:(1)从文件中读取字符串,进行哈夫曼编码。

(2)将编码后的数据写入文件。

(3)从文件中读取编码后的数据,进行哈夫曼译码。

(4)将译码后的字符串输出到屏幕。

4. 在编码译码.cpp中编写代码,实现以下功能:(1)构建哈夫曼树。

(2)实现哈夫曼编码和译码算法。

树和哈夫曼树实验报告

树和哈夫曼树实验报告

哈夫曼树实验报告2011.4.22实验题目: Huffman编码和译码。

实验目的:1、练习树和哈夫曼树的有关操作, 和各个算法程序。

2.理解哈夫曼树的编码和译码实验内容:抽象数据类型:ADT Huffmantree{数据对象: D={带有各自实数W(D)的数据元素}数据关系: (1) D=NULL 则huffman tree 不存在//判断huffman树是否存在(2) D≠NULL R={H}.H为如下二元关系://如果存在, 假设R为其元素名称, H为里边所有元素①D中存在唯一根数据元素root,这个元素无前驱。

//如果只有一个元素, 则为根元素②D-{root} ≠NULL.则存在D-{root} ={D1, Dr}.且D1∧Dr=NULL//如果除了根元素还有别的元素, 那么会有D1和Dr两部分, 并且两者的交集为空, 也就是两者是独立的。

③若D1 ≠NULL , 则D1 中存在唯一元素xr,<root, xr>∈H//如果D1部位空集, 则会有一个元素xr, 且存在Dr上关系Hr ∈H,H= {<root ,x1>,< root, xr>,H1,Hr};④符合①②③的R的组合中, 存在一个组合R’使D中所有结点到root长与其权值W(Di)相乘的和最小, 此时的<D/R>集合称为huffman tree.基本操作:void select(HTNode HT[],int m,int *s1,int *s2)//比较得到权最小的两棵树。

用指针指向所在位置。

*void print1(char *HC[])//将哈弗曼编码逐个打印出来void print2(HTNode HT[])//将哈夫曼树前后的结构打印出来void CreatHuffmanTree(HTNode HT[],lettervalue w[])//建立哈夫曼树void HuffmanTreeCoding(HTNode HT[],char *HC[])//从树根出发, 对哈夫曼树做一次先序遍历, 在遍历过程中利用一个字符//的顺序栈S记下遍历路程, 向左转时0入栈, 向右转时1入栈。

哈夫曼编码译码实训报告

哈夫曼编码译码实训报告

一、实训目的本次实训旨在通过实际操作,使学生掌握哈夫曼编码的基本原理和方法,熟悉哈夫曼树的构建过程,并能够熟练地进行哈夫曼编码和译码操作。

通过实训,提升学生对数据压缩技术的理解和应用能力。

二、实训内容1. 哈夫曼树构建- 收集给定字符串中每个字符的出现频率。

- 根据字符频率构建哈夫曼树,其中频率高的字符对应较大的权重。

- 使用优先队列(最小堆)实现哈夫曼树的构建。

2. 哈夫曼编码- 遍历哈夫曼树,为每个叶子节点分配唯一的编码,左分支为0,右分支为1。

- 根据分配的编码生成字符编码表。

3. 哈夫曼译码- 使用生成的编码表,将编码字符串转换回原始字符串。

三、实训步骤1. 数据准备- 选择一段英文或中文文本作为输入数据。

2. 构建哈夫曼树- 统计输入数据中每个字符的出现频率。

- 使用优先队列构建哈夫曼树。

3. 生成哈夫曼编码- 遍历哈夫曼树,为每个叶子节点分配编码。

- 生成字符编码表。

4. 编码数据- 使用哈夫曼编码表对输入数据进行编码。

5. 译码数据- 使用哈夫曼编码表对编码后的数据进行译码。

6. 结果分析- 比较编码前后数据的大小,分析哈夫曼编码的压缩效果。

四、实训结果1. 哈夫曼树构建- 成功构建了给定字符串的哈夫曼树。

2. 哈夫曼编码- 成功生成了每个字符的哈夫曼编码。

3. 哈夫曼译码- 成功将编码后的数据译码回原始字符串。

4. 压缩效果分析- 通过对比编码前后数据的大小,验证了哈夫曼编码的压缩效果。

五、实训总结1. 哈夫曼编码原理- 哈夫曼编码是一种基于字符频率的变长编码方法,能够有效降低数据传输的冗余度。

2. 哈夫曼树构建- 哈夫曼树的构建是哈夫曼编码的关键步骤,通过优先队列(最小堆)实现。

3. 哈夫曼编码与译码- 哈夫曼编码和译码过程相对简单,但需要正确处理编码表和字符编码。

4. 实训收获- 通过本次实训,掌握了哈夫曼编码的基本原理和方法,熟悉了哈夫曼树的构建过程,并能够熟练地进行哈夫曼编码和译码操作。

哈夫曼树实验报告

哈夫曼树实验报告

一、实验目的1. 理解哈夫曼树的基本概念和构造方法。

2. 掌握哈夫曼编码的原理和实现过程。

3. 通过实验加深对数据结构中树型结构应用的理解。

二、实验原理哈夫曼树(Huffman Tree)是一种带权重的二叉树,用于实现哈夫曼编码。

其基本思想是:将字符按照在数据集中出现的频率进行排序,然后选取两个最小频率的字符合并成一个新节点,其频率为两个字符频率之和,重复此过程,直到只剩下一个节点,即为哈夫曼树的根节点。

哈夫曼编码是一种基于哈夫曼树的编码方法,其原理是将每个字符映射到一个唯一的二进制序列,序列的长度与字符在数据集中出现的频率成反比。

频率越高,编码的长度越短,从而提高信息传输的效率。

三、实验环境1. 操作系统:Windows 102. 编程语言:C++3. 开发环境:Visual Studio 2019四、实验步骤1. 初始化(1)从数据文件中读取字符及其频率。

(2)构建一个优先队列(最小堆),将字符和频率存储在队列中。

2. 构建哈夫曼树(1)从优先队列中取出两个频率最小的节点,合并成一个新节点,其频率为两个节点频率之和。

(2)将新节点插入优先队列中。

(3)重复步骤(1)和(2),直到优先队列中只剩下一个节点,即为哈夫曼树的根节点。

3. 哈夫曼编码(1)遍历哈夫曼树,从根节点到叶子节点的路径上,左子树表示0,右子树表示1。

(2)将每个叶子节点的字符和对应的编码存储在哈夫曼编码表中。

4. 编码(1)读取待编码的文本。

(2)根据哈夫曼编码表,将文本中的每个字符映射到对应的编码。

(3)将编码序列写入文件。

5. 译码(1)读取编码文件。

(2)从哈夫曼树的根节点开始,根据编码序列的每一位,判断是左子树还是右子树。

(3)当到达叶子节点时,输出对应的字符。

(4)重复步骤(2)和(3),直到编码序列结束。

五、实验结果与分析1. 实验结果(1)成功构建了哈夫曼树,并生成了哈夫曼编码表。

(2)对给定的文本进行了编码和译码,验证了编码的正确性。

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HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;
}
HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char *));
cd=(char *)malloc(n*sizeof(char));
cd[n-1]='\0';
for(i=1;i<=n;+i)
华北水利水电大学 数据结构 实验报告
2013 ~2014 学年 第 一 学期
班级:
学号:
级 计算机科学与技术专业 姓名:
实验三:哈夫曼编/译码器
一. 实验目的
掌握哈夫曼树编码原理
二.实验内容
根据哈夫曼编码的原理,编写一个程序,在用户输入结点权值的基础上求赫夫曼编码, 并能把给定的编码进行译码。 基本要求: (1)初始化:从键盘输入一字符串(或读入一文件),统计出现的字符和每个字符出现的 频率,将字符出现的频率作为结点的权值,建立哈夫曼树。对各个字符进行哈夫曼编码, 最后打印输出字符及每个字符对应的哈夫曼编码。 (2)编码:利用已建好的哈夫曼树对“输入串”进行哈夫曼编码,最后打印输入串对应的 哈夫曼编码(写入文件)。 (3)计算压缩比(选作) (4)译码:利用已建好的哈夫曼树对给定的一串代码进行译码,并打印输出得到的字符串。 (选作) 测试数据:对字符串{casbcatbsatbat}进行编码;对电文“1101000”译码。字符集 D={ ?},出现频率为 w={?}
for(;i<=m;++i,++p) *p=HTNode(0,0,0,0);
for(i=n+1;i<=m;++i)
{ Select(HT,i-1,&s1,&s2);
////调用选取最小和次小的函数
HT[s1].parent=i;
HT[s2].parent=i;
HT[i].lchild=s1;
HT[i].rchild=s2;
char* code;
}LNode,*List; ///.......选取最小和次小的......
void Select(HuffmanTree & HT,int num,int *s1,int *s2)
{
int i;
for(i=1;i<=num;i++)
{
if(HT[i].parent==0)
{
*s1=i;
len=strlen(ArrayList[i].code); for(j=0;j<len;) {
if(s1[k]==ArrayList[i].code[j]) {
++j; ++k; } else { k=k-j; break; } } if(j==len) { s2[num++]=ArrayList[i].word; i=0; }
break;
}
}
for(i=1;i<=num;i++)
{
if(HT[i].parent==0)
{
if(i==*s1)
continue;
if(HT[*s2].weight>=HT[i].weight)
*s2=i;
}
}
} ///..........哈夫曼树构造函数..........
void HuffmanTreeCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w, int
strcpy(HC[i],&cd[start]);
}
free(cd);
} ///.............译码函数................
int Translate(List ArrayList,char* s1,char *s2) {
int i,j,k=0; int num=0; int len; for(i=1;i<=5;i++) {
break;
}
}
for(i=1;i<=num;i++)
{
if(HT[i].parent==0)
{
if(HT[*s1].weight>HT[i].weight)
*s1=i;
}
}
for(i=1;i<=num;i++)
{
if(i==*s1)
continue;
if(HT[i].parent==0)
{
*s2=i;
{
start=n-1;
for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)
{
if(HT[f].lchild==c) cd[--start]='0';
else cd[--start]='1';
}
HC[i]=(char *)malloc((n-start)*sizeof(char));
} return num; } ///判断是否存在 int Locate(char c,char *s,int *num) { int i,j=0; for(i=0;s[i]!='\0';i++) {
if(s[i]==c) {
(*(num+i))++; j=1; } } return j; }
///...........................................
HTNode(int w,int p,int l,int r) {
weight=w; parent=p; lchild=l; rchild=r; }
}HTNode,*HuffmanTree;
typedef char ** HuffmanCode; typedef struct
///译码参照表
{
char word;
三. 程序源代码
#include<stdio.h> #include<string.h> #include<malloc.h> ///.............数据结构的构造.......... typedef struct HTNode {
int weight; int parent; int lchild; int rchild;
n)
{
int i,c,m,start;
int f,s1,s2;
char *cd;
HuffmanTree p;
if(n<=1) return;
m=2*n-1;
HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));
for(p=HT+1,i=1;i<=n;++i,++p,++w) *p=HTNode(*w,0,0,0);
int main()
{ //要编码的字符串''casbcatbsatbat''
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