哈夫曼编译码器课程设计报告

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《数据结构》

课程设计报告

题目： 哈夫曼编/译码器

专业： 计算机科学与技术（对口） 班级： 13（3） 姓名： 陈霞 指导教师： 彭飞 成绩：

计算机学院 2015年11月12日

2015-2016学年 第1学期

目录

1 设计内容及要求 (3)

1.1 内容 (3)

1.2 要求 (3)

2 概要设计 (4)

2.1 抽象数据类型定义 (4)

2.2 模块划分 (4)

3 设计过程及代码 (5)

3.1 设计过程 (5)

3.2 代码 (8)

4 设计结果与分析 (11)

5 参考文献 (13)

1设计内容及要求

1.1 内容

利用哈夫曼编码进行信息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。试为这样的信息收发站写一个哈夫曼编/译码系统。

1.2 要求

一个完整的系统应具有以下功能：

（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 htmTree 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：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写入文件CodePrint中。

（5）T：印哈夫曼树（Tree Printing）。将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式（树或凹入表形式）显示在终端上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。

[测试数据]

（1）数据一：已知某系统在通信联络中只可能出现8种字符，其概率分别为

0.05,0.29,0.07,0.08,0.14,0.23,0.03,0.11,以此设计哈夫曼编码。利用此数据对程

序进行调试。

（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 FAVORITE”。

2概要设计

2.1抽象数据类型定义

ADT Stack

数据对象：D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,...,n, n≥0}

数据关系：若D为空集，则称为空树。

若D仅为一个数据元素，则R为空集，否则R={H}，H是如下的二元关系：

（1）再D中存在唯一的称为根的数据元素root，它在关系H下无前驱。

（2）若D-{root}<>空集，则存在一个划分D1，D2，···，Dm（m>0）。

（3）对应于D-{root}的划分，H-{}有唯一的一个划分H1，H2，···，Hm（m>0）。

基本操作：

InitTree(&T)

操作结果：构造空树T。

DestroyTree(&T)

初始条件：树T已存在。

操作结果：树T被销毁。

ClearTree(&T)

初始条件：树T已存在。

操作结果：将树T清为空栈。

TreeEmpty(T)

初始条件：树T已存在。

操作结果：若树T为空，则返回TRUE，否则FALSE。

TreeDepth(T)

初始条件:树T已存在。

操作结果：返回T的深度。

Root（T）

初始条件：树T已存在。

操作结果：返回树T的根。

2.2模块划分

本程序包括三个模块：

(1)主程序模块

void main()

{

初始化；

构造哈夫曼树；

求哈夫曼编码；

哈夫曼编码输出；

}

（2）哈夫曼模块——实现哈夫曼树的抽象数据类型

（3）求哈夫曼编码模块——实现求哈夫曼编码算法的数据类型

3设计过程及代码

3.1设计过程

1、数据类型的定义

（1）哈夫曼树类型

typedef struct{//构造树

char data;//结点权值

int weight;//权重

int parent;//双亲结点

int lchild;//左孩子

int rchild;//右孩子

}HTNode;

HTNode ht[30];

（2）求哈夫曼编码类型

typedef struct{

char cd[30];//存放当前结点的哈弗曼编码

int start;//cd[start]~cd[n]存放哈弗曼码

}HCode;

HCode hcd[30];

2、主要模块的算法描述

主函数流程图

图3.1.1

哈弗曼编码算法流程图

图3.1.2

3.2代码

#include

#define n 27 //叶子数目

#define m (2*n-1) //结点总数

#define maxval 10000.0

#define maxsize 100 //哈夫曼编码的最大位数

typedef struct

{

char ch;

float weight;

int lchild,rchild,parent;

}hufmtree;

typedef struct

{

char bits[n]; //位串

int start; //编码在位串中的起始位置

char ch; //字符

}codetype;

void huffman(hufmtree tree[]);//建立哈夫曼树

void huffmancode(codetype code[],hufmtree tree[]);//根据哈夫曼树求出哈夫曼编码void decode(hufmtree tree[]);//依次读入字符，根据哈夫曼树译码

int main()

{

printf(" ——哈夫曼编码——\n");

printf("总共有%d个字符\n",n);

hufmtree tree[m];

codetype code[n];

int i,j;//循环变量

huffman(tree);//建立哈夫曼树

huffmancode(code,tree);//根据哈夫曼树求出哈夫曼编码

printf("【输出每个字符的哈夫曼编码】\n");

for(i=0;i

{

printf("%c: ",code[i].ch); for(j=code[i].start;j

printf("%c ",code[i].bits[j]); printf("\n");

}

printf("【读入字符，并进行译码】\n");

decode(tree);//依次读入电文，根据哈夫曼树译码

}

void huffman(hufmtree tree[])//建立哈夫曼树