哈夫曼编码译码器---课程设计报告

目录

目录 (2)

1课程设计的目的和意义 (3)

2需求分析 (4)

3概要设计 (4)

4详细设计 (8)

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5调试分析和测试结果 (11)

6总结 (12)

7致谢 (13)

8附录 (13)

参考文献 (20)

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1 课程设计目的与意义

在当今信息爆炸时代，如何采用有效的数据压缩技术来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“1”的序列作为和各个对应的字符的编码，这就是哈夫曼编码。

通常我们把数据压缩的过程称为编码，解压缩的过程称为解码。电报通信是传递文字的二进制码形式的字符串。但在信息传递时，总希望总长度尽可能最短，即采用最短码。

作为计算机专业的学生，我们应该很好的掌握这门技术。在课堂上，我们能过学到许多的理论知识，但我们很少有过自己动手实践的机会！课程设计就是为解决这个问题提供了一个平台。

（

在课程设计过程中，我们每个人选择一个课题，认真研究，根据课堂讲授内容，借助书本，自己动手实践。这样不但有助于我们消化课堂所讲解的内容，还可以增强我们的独立思考能力和动手能力；通过编写实验代码和调试运行，我们

可以逐步积累调试C程序的经验并逐渐培养我们的编程能力、用计算机解决实际问题的能力。

在课程设计过程中，我们不但有自己的独立思考，还借助各种参考文献来帮助我们完成系统。更为重要的是，我们同学之间加强了交流，在对问题的认识方面可以交换不同的意见。同时，师生之间的互动也随之改善，我们可以通过具体的实例来从老师那学到更多的实用的知识。

数据结构课程具有比较强的理论性，同时也具有较强的可应用性和实践性。课程设计是一个重要的教学环节。我们在一般情况下都能够重视实验环节，但是容易忽略实验的总结，忽略实验报告的撰写。通过这次实验让我们明白：作为一名大学生必须严格训练分析总结能力、书面表达能力。需要逐步培养书写科学实验报告以及科技论文的能力。只有这样，我们的综合素质才会有好的提高。

2 需求分析

课题：哈夫曼编码译码器

)

问题描述：打开一篇英文文章，统计该文章中每个字符出现的次数，然后以它们作为权值，对每一个字符进行编码，编码完成后再对其编码进行译码。问题补充：1. 从硬盘的一个文件里读出一段英语文章；

2. 统计这篇文章中的每个字符出现的次数；

3. 以字符出现字数作为权值，构建哈夫曼树，并将哈夫曼树的存储

结构的初态和终态进行输出；

4. 对每个字符进行编码并将所编码写入文件然后对所编码进行破

译。

具体介绍：在本课题中，我们在硬盘中预先建立一个文档，在里面编辑一篇文章。然后运行程序，调用函数读出该文章，显示在界面；再调用函数对该文章的字符种类进行统计，并对每个字符的出现次数进行统计，并且在界面上显示；然后以每个字符出现次数作为权值，调用函数构建哈夫曼树；并调用函数将哈夫曼的存储结构的初态和终态进行输出。然后调用函数对哈夫曼树进行编码，调用函数将编码写入文件；再调用对编码进行译码，再输出至界面。至此，整个工作就完成了

3 概要设计。

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（1）.编码：提示要编码的文件文件名→读取文件→以字母出现次数为权值建立哈弗曼树→对文本进行哈弗曼编码并输出编码→提示将编码保存的文件名→保存编码文件；

}

（2）.译码：提示输入要译码的文件名→利用建立好的哈弗曼树进行译码→将译码输出→提示保存译码文件的文件名→保存译码文件；

（3）.退出：退出系统，程序运行结束。

1．打开文件函数：Open(char s[])

图2 打开文件函数流程图

2.保存文件函数Save(char s[])

图3 保存文件函数流程图

)

3.哈弗曼编码函数：HFMCode(HFMTree HT,CodeNode HC[],char str[])

图4 哈弗曼编码函数流程图

、

、

4.译码函数：DeCoding(char code[],HFMTree HT,char str[],char

s[])

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图5 译码函数流程图·

4 详细设计

本课题是用最优二叉树即哈夫曼树来实现哈夫曼编码译码器的功能。假设每种字符在电文中出现的次数为Wi，编码长度为Li，电文中有n种字符，则电文编码总长度为(W1*L1)+(W2*L2)+…+(Wi*Li)。若将此对应到二叉树上，Wi为叶结点，Li为根结点到叶结点的路径长度。那么，(W1*L1)+(W2*L2)+…+(Wi*Li)恰好为二叉树上带权路径长度。

因此，设计电文总长最短的二进制前缀编码，就是以n种字符出现的频率作权，构造一棵哈夫曼树，此构造过程称为哈夫曼编码

该系统将实现以下几大功能：从硬盘读取字符串，建立哈夫曼树，哈弗曼编码以及哈夫曼译码等。

1.从硬盘读出字符串的函数：

void Open(char s[])

》

立哈夫曼树函数

void CreatHFMTree(HFMTree *HT,int count[])

{

h=str[i];

HC[i].code[n-1]='\0'; tart=n-1;

for(q=p;q->Parent;q=q->Parent)

ode[--HC[i].start]='0';

else HC[i].code[--HC[i].start]='1';

（

p=p->next; 行程序得到如下界面：

图6 主界面运行截图

2.选择1，按回车键，在输入对字符串进行编码，得到如下界面：