压缩编码算法设计与实现实验报告

压缩编码算法设计与实现实验报告

一、实验目的：用C语言或C++编写一个实现Huffman编码的程序，理解对数据进行无损压缩的原理。

二、实验内容：设计一个有n个叶节点的huffman树，从终端读入n个叶节

点的权值。设计出huffman编码的压缩算法，完成对n个节点的编码，并写出程序予以实现。

三、实验步骤及原理：

1、原理：Huffman算法的描述

(1)初始化，根据符号权重的大小按由大到小顺序对符号进行排序。

(2)把权重最小的两个符号组成一个节点，

(3)重复步骤2，得到节点P2，P3，P4……，形成一棵树。

(4)从根节点开始顺着树枝到每个叶子分别写出每个符号的代码

2、实验步骤：

根据算法原理，设计程序流程，完成代码设计。

首先，用户先输入一个数n，以实现n个叶节点的Huffman 树；

之后，输入n个权值w[1]~w[n]，注意是unsigned int型数值；

然后，建立Huffman 树；

最后，完成Huffman编码。

四、实验代码：#include

#include

#include

#define MAX 0xFFFFFFFF

typedef struct / /*设计一个结构体，存放权值，左右孩子*//

{

unsigned int weight;

unsigned int parent,lchild,rchild;

}HTNode,*HuffmanTree;

typedef char** HuffmanCode;

int min(HuffmanTree t,int i)

{

int j,flag;

unsigned int k = MAX;

for(j=1;j<=i;j++)

if(t[j].parent==0&&t[j].weight

{

k=t[j].weight;

flag = j;

}

t[flag].parent = 1;

return flag;

}

void select(HuffmanTree h,int i,int &s1,int &s2)

{

int tmp;

s1 = min(h,i);

s2 = min(h,i);

if(s1 > s2)

{

tmp = s1;

s1 = s2;

s2 = tmp;

} }

void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int n,int &wpl)

{

int m,i,s1,s2,start,j;

unsigned int c,f;

HuffmanTree p;

char *cd;

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).weight=*w;

(*p).parent=0;

(*p).lchild=0;

(*p).rchild=0;

}

for(;i<=m;++i,++p)

{

(*p).weight=0;

(*p).parent=0;

(*p).lchild=0;

(*p).rchild=0;

}

for(i=n+1;i<=m;++i)

{

select(HT,i-1,s1,s2);

HT[s1].parent=i;

HT[s2].parent=i;

HT[i].lchild=s1;

HT[i].rchild=s2;

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++)

{

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));

wpl=wpl+(n-start-1)*HT[i].weight;

strcpy(HC[i],&cd[start]);

}

free(cd);

}

int main()

{

HuffmanTree HT;

HuffmanCode HC;

int *w,n,i,wpl=0;

printf("请输入叶节点的个数[>1]：");

scanf("%d",&n);

w=(int*)malloc(n*sizeof(int));