哈夫曼编码译码器数据结构C语言

一、需求分析

目前，进行快速远距离通信的主要手段是电报，即将需传送的文字转化成由二级制的字符组成的字符串。例如，假设需传送的电文为“ABACCDA ”，它只有4种字符，只需两个字符的串，便可以分辨。假设A 、B 、C 、D 、的编码分别为00,01,10和11，则上述7个字符的电文便为“00010010101100”，总长14位，对方接受时，可按二位一分进行译码。

当然，在传送电文时，希望总长尽可能地短。如果对每个字符设计长度不等的编码，且让电文中出现次数较多的字符采用尽可能短的编码，则传送电文的总长便可减少。如果设计A 、B 、C 、D 的编码分别为0,00,1,01，则上述7个字符的电文可转换成总长为9的字符串“000011010”。但是，这样的电文无法翻译，例如传送过去的字符串中前4个字符的字串“0000”就可以有很多种译法，或是“AAAA ”或者“BB ”，或者“ABA ”等。因此，若要设计长短不等的编码，则必须是任一字符的编码都不是另一个字符的编码的前缀，这种编码称作前缀编码。

然而，如何进行前缀编码就是利用哈夫曼树来做，也就有了现在的哈夫曼编码和译码。

二、概要设计

利用哈夫曼树编/译码 （一）、建立哈夫曼树 （二）、对哈夫曼树进行编码 （三）、输出对应字符的编码 （四）、译码过程

主要代码实现： struct code //结构体的定义 { char a; int w; int parent; int lchild; int rchild; };

void creation(code *p,int n,int m); //建立哈夫曼树 void coding(code *p,int n); //编码 void display(code *p,int n,int m); //输出函数 void translate(char **hc,code *p,int n); //译码

三、 详细设计

（一）、建立哈夫曼树

2 3 4 5 * * * 6 7

序号：

权值： 1 2 3 4 3 6 10 6 图3-1 图

（二）、对哈夫曼树进行编码

主要代码实现：

for(c=i,f=p[i].parent;f!=0;c=f,f=p[f].parent)

{

if(p[f].lchild==c) //左孩子编码为'0'

{

cd[--start]='0';

}

else //右孩子编码为'1'

{

cd[--start]='1';

}

}

（三）、输出对应字符的码

（四）、译码过程

主要代码实现：

if(strcmp(a,hc[i])==0) //比较两个字符串是否相等，相等则输出0 {

for(c=2*n-1,j=0;a[j]!='\0';j++) //从根出发，按字符

'0'或'1'确定找左孩子或右孩子{

if(a[j]=='0') //左孩子

{

c=p[c].lchild;

}

else

{

c=p[c].rchild; //右孩子}

}

图3-4

表3-1

从叶子到根逆向求编码

从跟到叶子顺向求字符图3-5

四、调试分析

（一）、数字的输入判断

图4-1

（二）、字母的输入判断

图4-2

（三）、程序是否继续进行的

判断

图4-3

五、用户手册

（一）、首先根据提示输入初始化数据，提示输入一个数字，请输入一个数a，0

（二）在某一界面结束后，会有“请按回车继续下面操作”提示，请按提示进行操作，如输入其他数字则无效，知道输入回车符界面才会跳转。

（三）对界面的操作可以自行选择，在询问是否译码的时候，请按要求进行选择，在一次译码结束后会询问是否继续译码，如需要则输入y或者Y，输入其他字符则退出程序。

六、测试结果

（一）、初始化

图6-1

（二）、建立哈夫曼树

（三）、哈夫曼编码（四）、哈夫曼译码（五）、错误判定

图6-2

图6-3

图6-4 图6-5

附录：

源代码：

#include

#include

#include

#include

struct code //结构体的定义

{

char a;

int w;

int parent;

int lchild;

int rchild;

};

void creation(code *p,int n,int m); //建立哈夫曼树

void coding(code *p,int n); //编码

void translate(char **hc,code *p,int n);//译码

void display(code *p,int n,int m); //输出函数

//主函数

void main()

{

int i,n,m;

code *ht;

printf("字符的数量:\n(请输入一个大于0的数字,输入多个数字则按第一个数字运行)\n");

while(scanf("%d",&n)!=1||n<0||n>9999)

{

printf("重新输入：\n");

fflush(stdin);

}

m=2*n-1; //哈夫曼树中没有度为1的结点，故含有m=2n-1个结点ht=(code*)malloc((m+1)*sizeof(code));//动态申请内存

for(i=1;i<=n;i++) //对1~n的数进行初始化

{

printf("输入编码中的字符(请输入一个字母):\n");

fflush(stdin);

scanf("%c",&ht[i].a);

while(!(ht[i].a>'a'||ht[i].a<'z'||ht[i].a>'A'||ht[i].a<'Z'))

{

printf("重新输入：\n");

fflush(stdin);

scanf("%c",&ht[i].a);//清空输入缓冲区，往往是确保不影响后面数据的读取}