实验报告格式样例

《用哈夫曼编码实现文件压缩》实验报告课程名称数据结构A 实验学期 2016 至 2017 学年第二学期学生所在系部管理学院年级 2015 专业班级电商B15 学生姓名学号任课教师兰芸成绩评定：1、工作量： A（），B（），C（），D（）,F( )2、难易度：A（），B（），C（），D（）,F( )3、答辩情况：基本操作：A（），B（），C（），D（）,F( )代码理解：A（），B（），C（），D（）,F( )4、报告规范度：A（），B（），C（），D（）,F( )5、学习态度：A（），B（），C（），D（）,F( )总评成绩:___________________________哈夫曼编码实现文件压缩1.了解文件的概念。

2.掌握线性链表的插入.删除等算法。

3.掌握Huffman的概念及构造方法。

4.掌握二叉树的存储结构及遍历算法。

5.利用Huffman树及Huffman编码，掌握实现文件压缩的一般原理。

微型计算机·Windows系列的操作系统·Visual C++6.0软件根据ascii码文件中各ascii字符出现的频率情况创建Huffman树，再将各字符对应的哈夫曼编码写入文件中，实现文件压缩。

此程序就是用Microsoft Visual C++编写的。

根据ascii码文件中各ascii字符出现的频率情况创建Haffman树，再将各字符对应的哈夫曼编码写入文件中。

首先是对赫夫曼树进行定义，然后编写各个子函数，最后通过主函数对子函数的调用来实现程序的功能，其中用到了关于文本读入、挑选权值最小的字符、赫夫曼编码、建立赫夫曼树等的子函数。

通过读入的文本，对每个字符出现的次数进行统计，让后通过挑选函数，挑选权值最小的字符通过编码函数进行编码，然后把赫夫曼树的左右孩子分别赋值0、1；用这两个数字来表示各个字符，求出各个字符的二进制编码并把字符的二进制码存入文本中，便实现了压缩功能。

图见下页：主要结构图如下：<1>赫夫曼树的结构体的定义，其中包括权值、父母、左右孩子及要编码的字符。

用这个结构体定义个赫夫曼数组。

定义如下：struct node{long weight; //权值unsigned char ch;//字符int parent,lchild,rchild;char code[256];//编码的位数最多为256位int CodeLength;//编码长度}hfmnode[512];<2>读入文档，并计算其中出现的字符以及每个字符的权值，并统计文档中所有的字符个数：printf("请输入要压缩的文件名:");scanf("%s",infile);ifp=fopen(infile,"rb");if(ifp==NULL){printf("文件名输入错误，文件不存在!\n");return;}printf("请输入目标文件名:");scanf("%s",outfile);ofp=fopen(outfile,"wb");if(ofp==NULL){printf("文件名输入错误，文件不存在!\n");return;}start1=clock(); //开始计时1//统计文件中字符的种类以及各类字符的个数//先用字符的ASCII码值代替结点下标FileLength=0;while(!feof(ifp))//用来统计读入的文件长度以及每个出现字符的权值{fread(&c,1,1,ifp);//一个流中读取数据hfmnode[c].weight++;FileLength++;}<3>初始化赫夫曼树，计算赫夫曼树的节点数，把左右孩子，双亲指针都定义成—1:for(i=0;i<256;i++)if(hfmnode[i].weight!=0){hfmnode[i].ch=(unsigned char)i;n++;//叶子数hfmnode[i].lchild=hfmnode[i].rchild=hfmnode[i].parent=-1;}m=2*n-1;//哈弗曼树结点总数j=0;for(i=0;i<256;i++)//去掉权值为0的结点if(hfmnode[i].weight!=0){hfmnode[j]=hfmnode[i];j++;}for(i=n;i<m;i++)//初始化根结点{hfmnode[i].lchild=hfmnode[i].rchild=-1;hfmnode[i].parent=-1;<4>写select（）函数，用来挑选权值小的字符：int select(struct node *nodep,int pose){int i; int s1;long min=2147483647;//s初值为long型的最大值for(i=0;i<=pose;i++){if(nodep[i].parent!=-1)continue;if(nodep[i].weight<min){min=nodep[i].weight;s1=i;}}return s1;}<5>建立赫夫曼树：for(i=n;i<m;i++){s1=select(hfmnode,i-1);hfmnode[i].lchild=s1;hfmnode[s1].parent=i;s2=select(hfmnode,i-1);hfmnode[i].rchild=s2;hfmnode[s2].parent=i;hfmnode[i].weight=hfmnode[s1].weight+hfmnode[s2].weight;} //编码<6>利用子函数encode()，对赫夫曼树进行编码,做孩子为0，右孩子为1：void encode(struct node *nodep,int n){//从叶子向根求每个字符的哈弗曼编码int start;int i,f,c;char codes[256];codes[n-1]='\0'; //编码结束符for(i=0;i<n;i++) //逐个字符求哈弗曼编码{start=n-1;for(c=i,f=nodep[i].parent;f!=-1;c=f,f=nodep[f].parent){start--;if(nodep[f].lchild==c)codes[start]='0';else codes[start]='1';}strcpy(nodep[i].code,&codes[start]);nodep[i].CodeLength=strlen(nodep[i].code);}}<7>将各个字符的二进制码存入文本，因为存储时按照8位一个字节进行的存储，对于不足8为的用0补足8位，然后进行存储：fseek(ifp,0,SEEK_SET);//将ifp指针移到文件开头位置fwrite(&FileLength,4,1,ofp);//将FileLength写入目标文件的前4个字节的位置fseek(ofp,8,SEEK_SET);//再将目标文件指针ofp移到距文件开头8个字节位置codes[0]=0; //将编码信息写入目标文件while(!feof(ifp)){fread(&c,1,1,ifp);filelength++;for(i=0;i<n;i++)if(c==hfmnode[i].ch) break; //ch必须也为unsigned 型strcat(codes,hfmnode[i].code);while(strlen(codes)>=8){for(i=0;i<8;i++)//将codes的前8位01代码表示的字符存入c{if(codes[i]=='1')c=(c<<1)|1;else c=c<<1;}fwrite(&c,1,1,ofp); //将新的字符写入目标文件sumlength++;strcpy(codes,codes+8);//更新codes的值}if(filelength==FileLength) break;}//再将剩余的不足8位的01代码补全8位，继续写入if(strlen(codes)>0){strcat(codes,"00000000");for(i=0;i<8;i++){if(codes[i]=='1')c=(c<<1)|1;else c=c<<1;}fwrite(&c,1,1,ofp);sumlength++;}for(i=0;i<n;i++){fwrite(&(hfmnode[i].ch),1,1,ofp);c=hfmnode[i].CodeLength;//编码最长为256位，因此只需用一个字节存储fwrite(&c,1,1,ofp); //写入字符的编码if(hfmnode[i].CodeLength%8!=0)for(j=hfmnode[i].CodeLength%8;j<8;j++)//把编码不足8位的在低位补0,赋值给C，再把C写入strcat(hfmnode[i].code,"0");while(hfmnode[i].code[0]!=0)//开始存入编码，每8位二进制数存入一个字节{c=0;for(j=0;j<8;j++){if(hfmnode[i].code[j]=='1')c=(c<<1)|1;else c=c<<1;}strcpy(hfmnode[i].code,hfmnode[i].code+8);//编码前移8位，继续存入编码count++; //编码占的字节数的总值fwrite(&c,1,1,ofp);}}printf("\n");printf("源文件长度为：%ld个字节\n",FileLength);sumlength=sumlength+4+n*2+count; //计算压缩后文件的长度printf("压缩后文件长度为：%ld个字节\n",sumlength);rate=(float)sumlength/(float)FileLength;printf("压缩率(百分比)为：%4.2f%%%\n",rate*100);fclose(ifp);fclose(ofp);return;七、测试结果及分析：试验结果：首先运行程序，跳出菜单页面：选择“压缩文件”，输入要压缩的文件，并且输入一个要将压缩后的文件存储的txt文档，会跳出选择是否查看压缩后的文件，选择“y”,进行查看：从输出的结果上看，程序输出了每个叶子节点的权值，双亲，二进制编码，以及源文件长度和压缩后文件长度、压缩比等：结果分析：这个程序基本实现了对文本进行赫夫曼编码，但是存在一个缺陷，当文本不够长的时候，压缩后要比源文件还长，而利用大的文件进行压缩则会体现出他的优越性，如下面的试验结果：（1）编程过程中遇到的难题：（2）编程体会：。