哈夫曼树的课程设计报告

数据结构与算法

课程设计报告书

题目：哈夫曼编码/译码器

班级：11091211

学号：**********

姓名：**

指导教师：**

周期：2011-12-19至2011-12-23

成绩：

年月日

一、课程设计的目的与要求

（一）课程设计目的与任务（参考已发文档自行编辑，但不少于100字）设计一个利用哈夫曼算法的编码和译码系统，重复地显示并处理以下项目，直到选择退出为止。利用哈夫曼树编码问题基本原理的应用，撑握对树的不同存储结构的定义和算法描述。学会构造哈夫曼树和哈夫曼编码等主要算法。

（二）题目要求

1) 将权值数据存放在数据文件(文件名为data.txt，位于执行程序的当前目录中)

2) 分别采用动态和静态存储结构

3) 初始化：键盘输入字符集大小n、n个字符和n个权值，建立哈夫曼树；

4) 编码：利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码；

5) 输出编码；

6) 设字符集及频度如下表：

字符空格A B C D E F G H I J K L M

频度186 64 13 22 32 103 21 15 47 57 1 5 32 20

字符N O P Q R S T U V W X Y Z

频度57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 1

二、设计正文

1 系统分析

（1）定义一个变量名为HTNode的结构体，用该结构体中的char data、int weight、int parent、int lchild、int rchild分别表示哈夫曼树中每个结点的权值、权重、双亲结点、左孩子、右孩子，再定义一个HTNode类型的数组ht[30]存放哈夫曼树；另外定义一个变量名为HCode的结构体，采用HCode类型变量的cd[start]~cd[n]存放当前结点的哈夫曼编码、最后定义一个HCode类型的数组hcd[30]的数组用于存放当前叶子结点ht[i]的哈夫曼编码。

（2）编写CodeInput(n,ht)函数并在函数中设置一个for(i=0;n;++)循环，首先输入n个字符，再利用函数中的for(i=0;

（3）编写CreateHT(ht,n)函数来构造一棵哈夫曼树，首先用一个

for(i=0;<2*n-1;++)循环将所有2n-1个结点的parent、lchild、rchild域均置初值为-1；再用一个for(i=n;<2*n-1;++)循环来构造哈夫曼树，在该循环中首先令lnode和rnode为最小权值的两个结点位置且其域值均为-1，再用一个

for(k=0;<=i-1;k++)循环在数组ht[30]中寻找权值最小的两个结点并且只能在尚未构造二叉树的结点中查找，由于只能在尚未构造二叉树的结点中查找，因此在for(k=0;k<=i-1;k++)循环中加入一个if(ht[k].parent==-1)语句来判断结点lnode和rnode是否已经在二叉树中，如果结点lnode和rnode在二叉树中，则结点lnode和rnode的parent的值为其双亲结点在数组ht[30]中的序号就不会为-1了，在查找到ht[lnode]和ht[rnode]后将他们作为ht[i]的左右子树，ht[lnode]

和ht[rnode]的双亲结点置为ht[i]，且ht[i].weight=ht[lnode].weight+ht [rnode].weight。如此处理下去，直到所2n-1个结点处理完毕。

（4）编写CreateHCode(ht,hcd,n)函数来求哈夫曼编码，由于求哈夫曼编码只需求叶子结点的哈夫曼编码。对于当前叶子结点ht[i]，首先将对应的哈夫曼编码hcd[i]的start域值置初值n，找其双亲结点ht[f]，若当前结点是双亲结点的左孩子结点，则在hcd[i]的cd数组中添加0，若当前结点是双亲的右孩子结点，则在hcd[i]的cd数组中添加1，将start域减1。再对双亲结点进行同样的操作，直到无双亲结点为止，最后让start指向哈夫曼编码最开始字符。因此在函数中设置一个for(i=0;i

（5）最后编写CodeOutput(n,hcd)函数，首先利用for(i=0;i

2 功能详细描述及框图

（1）主函数流程图如图2.1

（2）哈夫曼编码算法流程图，如图2.2 （3）构造树函数流程图，如图2.3

Int I,f,c;

i++

Hc.start++;

multiplex

i=0

hc.start=n;c=i;

i

f!=-1

图2.2哈夫曼编码算法流程图

Int i;

scanf(“%d”,&ht[t].we

i++

i

结束

开始

图2.1主函数流程图

Int k,lnode,mode;

i=0;

i<2*n-1

Ht[i].parent=ht[i].child

i++

i=n

i<2*2*n-1

Min1=min2=32767

Multiplex

Ht[lnode],parent=i;

i++

图2.3构造树函数流程图