哈夫曼树及其应用

专业基础实践报告

题目哈夫曼树及应用

起讫日期2008年6月30日至2008年7月11日所在院系软件学院

学生姓名专业计算机

班级学号

指导教师职称

所在单位软件学院

2008年7 月11 日

目录

一、任务及要求 (1)

二、总体设计 (3)

三、运行效果 (16)

四、总结 (22)

五、附录 (23)

参考文献

1.唐策善•《数据结构---用C语言描述》•高等教育出版社•1995 •p50~p120

2.谭浩强•《C程序设计》•清华大学出版社• 2005 • p330！p348

一、任务及要求

在本专业基础实践中，综合C语言程序设计、离散数学、数据结构等学过的

专业基础课程中的基本概念、基础知识和基本理论，进行软件设计的思想、方法

和过程的训练，提高综合素质和动手能力，达到加强专业基础知识理解程度和熟

练程度的目的。具体任务及要求如下：

1、任务

（1）给定一个包含10个以上字符的字符串，长度不少于100个字符，统计各个字符的概率，存放在数组中。

（2）根据上面统计的结果建立哈夫曼树。

（3）实现哈夫曼编码。

（4）实现哈夫曼译码。

（5）自己选做1～2个附加的任务。

2、要求

（1）算法中处理的数据要存放在文件中，实现文件的读写操作。

（2）设计程序中的各个C函数、画出模块图。

（3）程序的代码要规范、有详细的注释。

（4）按照指导教师给出的模板进行专业基础实践报告书写。

二、工作量

在2周（10个工作日）时间里，完成15-20个C函数，150-200行代码。并提交专业实践报告一份，字数不少于5000字（包括英文字符）。

三、计划安排

第1个工作日－第2个工作日：查找相关资料、书籍；确定逻辑结构并进行运算的

定义；选择存储结构并进行算法设计。

第3个工作日－第7个工作日：完成程序的编码，并且自己调试、测试。穿插进行

实践报告的撰写。

第8个工作日－第9个工作日：整理并完成专业基础实践报告，提交指导教师。第10个工作日：由教师检查软件测试效果、审阅实践报告，评定成绩。

指导教师签字：

2008年6月26日

一．总体设计

1．功能模块设计

本C语言程序共包括12个C函数，函数名及其功能如表1所示

2．函数之间的调用关系

函数之间调用的功能模块图如图1所示。

二、详细设计

1．数据的逻辑结构

本程序主要讨论哈夫曼树的逻辑结构，而简化之即时讨论一般二叉树的逻辑结构。

假设有A ，B ，C，D，E，F，G ，H ,I节点，树形结构如下：

设B=(K,R),r∈R。

K={A,B,C,D,E,F,G,H,I}

r={(A,B),(A,C),(B,D),(D,G),(D,H),(E,E),(C,F),(F,I)}

2.数据的存储结构

同样主要讨论哈夫曼树的存储结构：

哈夫曼树采用链型性结构。

定义：

detypef constrct

{float weight;

int lchild,rchild,parent;

}hufmantree;

hufmantree tree[m]；

由定义知，tree[]可看做是链型存储的结构体数组，weight是其权值，lchild为另一节点即左孩子的序号，同理rchild为另一节点即右孩子的序号，而parent为该节点的父节点的序号。树形存储结构如下：

A

上图中，A节点为跟点，无父节点p=0，D和H和I无左右孩子节点i=0，r=0

其中节点的权weight（w)为其子女的的和，也是结构体数组的序号。

3.数据的运算

（1）HUFMAN函数的IPO图如下：

OPENFILE(): 输入：以存在在文件名

处理：存入数组，调用

输出：无

CREATFILE(): 输入：新文件名

处理：存入数组，准备调用

输出：无

READ()：输入：无

处理：调用文件名数组，打开，读取，统计总数

输出：总数i

EACHREAD()：输入：无

处理：存入文件名数组，依次读取，分别统计每个字符数目

输出：无

PRABABL Y()：输入：无

处理：每个字符数目除以总数，得到概率，存入树组

输出：无

HUAMANTREE()输入：无

处理：以概率为权建立哈夫曼树tree[]

输出：无

HUFMANCODE():输入：无

处理：调用tree[],对每个字符进行初始化编码

输出：无

CHCODE()：输入：无

处理：调用原始字符树组和code[]，把所有字符存入与其相对应的code[i].ch

输出：无

OUTPUTCODES():输入：无

处理：依次输出code[i].ch=code[i].bits

输出：所有字符及对应的编码

DECODES(): 输入：二进制编码

处理：调用tree[]得到与code[].ch

输出：字符

TANSFER(): 输入：26个字母和5个常用符号中的任意串处理：与code[].ch比较，得到code[i].bits

输出：二进制编码

MAIN()：输入：无

处理：调用子程序

输出：无