数据结构 哈夫曼编码器课程设计报告

课程设计报告

一.需求分析

1、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hfmTree 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文件写入文件中。

（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。

2、利用哈夫曼编译码进行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。

3、用户界面可以设计为“菜单”方式：显示上述功能符号，再加上“Q”，表示退出运

行Quito。请用户键入一个选择功能符。此功能执行完毕后再显示此菜单，直至某

次用户选择了“Q”为止。

4、在程序的一次执行过程中，第一次执行I，D或C命令之后，哈夫曼树已经在内存

了，不必再读入。每次执行中不一定执行I命令，因为文件hfmTree可能早已建好。

二、概要设计

1、部分函数

1）树与编码类型

struct HTNode

2）选两个最小的树组成二叉树

Void Select(HNode *HT,int I,int &s1,int &s2)

3)初始化哈夫曼树

void Initialization(HTNode *&HT,HuffmanCode *&HC,int *&w,char *&x,int &n)

4)输出哈夫曼树

void TreePrint(HTNode *HT,int n)

5) 输出哈夫曼编码

void CodePrint(HuffmanCode *HC,int n)

2、主函数

void main()

{

初始化;

Switch()

{ }

end;

}

3、模块之间的调用关系

三、详细设计

1、树的结构体的建立

struct HTNode

{

int weight,parent,lchild,rchild;

char zifu;

};

struct HuffmanCode

{

char *code;

char zifu;

int size;

};

2、部分编码

void Select(HTNode *HT,int i,int &s1,int &s2) {

int k;

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

{

if(HT[k].parent==0)

{

s1=k;

break;

}

}

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

{

if(HT[k].parent==0)

{

s2=k;

break;

}

}

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

{

if(HT[k].parent==0)

{

if(HT[k].weight

{

if(HT[k].weight

{

if(HT[s2].weight

{

s1=s2;

s2=k;

}

else

{

s2=k;

}

}

else

{

s1=s2;

s2=k;

}

}

else if(HT[k].weight

{

s2=k;

}

}

}

}

void HuffmanCoding(HTNode *&HT,HuffmanCode *&HC,char *x,int *w,int n) {

if(n<=1)return;

int m=2*n-1,i,s1,s2;

HTNode *p;

HT=(HTNode *)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));

for(p=HT+1,i=1;i<=n;i++,p++,w++,x++)

p->weight=*w,p->parent=0,p->lchild=0,p->rchild=0,p->zifu=*x;

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

p->weight=0,p->parent=0,p->lchild=0,p->rchild=0,p->zifu='N';

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;

}

char *CD;

int k,j;

CD=(char *)malloc(n*sizeof(char));

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

{

j=i;

k=0;

while(HT[j].parent!=0)

{

if(HT[HT[j].parent].lchild==j)

CD[k]='0';

else

CD[k]='1';

k++;

j=HT[j].parent;

}

HC[i-1].code=(char *)malloc((k+1)*sizeof(char));

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

k--;

int m=k;

HC[i-1].size=m;

for(int l=0;l<=m;l++)

{

HC[i-1].code[l]=CD[k];

k--;