哈夫曼编码译码器

哈夫曼编码译码器

学院班级: 信息工程学院软件1501

****: ***

小组成员: 刘洋蒋佳烨冀若含

本人学号: *********

报告书写: 冀若含

学生成绩:

目录

一、总体介绍·····························03-04

二、详细设计·····························04-11

三、运行测试·····························11-12

四、课设总结·····························13-13

五、附录代码·····························13-19

一、总体介绍

1.1任务概述

我们小组做了两个版本，其中一个为文件操作版，另一个为键盘操作版。两个版本都实现了哈夫曼编码/译码操做。我主要负责的是构造哈夫曼树，给出各个字符的哈夫曼编码，加密操做，整个键盘操作版系统的代码重组、编辑。开发的过程中使用了Codelite、Dev、Vc 等软件。参考书籍为《数据结构》（c语言版）。

其中文件操作版的具体实现为：

○1能够实现对26个小写字母外加空格进行哈夫曼编码，并能够对一整篇文章（有小写字母和空格组成）进行加密，生成密码文件。最后根据生成的密码翻译出原文并存档。

○2在使用程序时，使用者只需要对ToBetran文件进行原文的输入（使用小写字母或空格），加密和解密功能由程序自主来完成。

○3程序运行的过程中会输出进行编码的26个小写字母和空格（字符型），并输出其对应的权值（整型）。还输出字符的编码及生成的密文。最后输出解密后的原文。

键盘操作版为：

○1要求从键盘输入字符集和字符的权值，大部分字符均可输入，需要各个字符的权值不能相同。

○2利用输入的权值建立哈夫曼树，得到每个字符的前缀编码。

○3输入字符串，程序对其进行加密。

○4输入密文（1010101……………..）对密文进行解密。

两个版本都利用了哈夫曼树解决问题，通过建立哈夫曼树，得出每个字符的独特前缀编码，也就是密文，然后利用密文对明文进行加密得到密文。密文转换为明文则是通过对哈夫曼树的遍历。（之前想

本系统的实现难点在于哈夫曼树的构造。编码、译码功能的实现都是基于哈夫曼树的。

二、详细设计

2.1哈夫曼树的构造

哈夫曼树，又称最优树，是一类带权路径长度最短的树，有着广泛的应用。哈夫曼树的构造过程如下：

1.初始化：根据给定的n个权值{w1,w2,…wn}构成n棵二叉树的集合F={T1,T2,..,Tn}，其中每棵二叉树Ti中只有一个带权wi的根节点，左右子树均空。

2. 找最小树：在F中选择两棵根结点权值最小的树作为左右子树构造一棵新的二叉树，且至新的二叉树的根结点的权值为其左右子树上根结点的权值之和。

3. 删除与加入：在F中删除这两棵树，并将新的二叉树加入F中。

4. 判断：重复前两步（2和3），直到F中只含有一棵树为止。该树即为哈夫曼树。

2.2 代码实现

哈夫曼树和哈夫曼编码的储存表示

typedef struct{

int weight;

int parent,lchild,rchild;

}HTNode,*HuffmanTree;//动态分配数组储存哈夫曼树

typedef char* *HuffmanCode;//动态分配数组储存哈夫曼编码表void Select(HuffmanTree HT,int p,int *s1,int *s2)

该函数的功能为：找出HT[1….i-1]中parent为0且weight最小的两个结点，其序号为s1，s2。

void HuffmanCoding(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC,int *w,int n,char *a)

该函数的功能为构造哈夫曼树HT，并求出n个字符的哈夫曼编码HC。以下为两个函数的流程图或详细设计。

void HuffmanCoding(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC,int *w,int n,char *a)

小。

注：具体程序中加入了输出各个字符的哈夫曼编码的功能，在流程图没有显示。

没画完下面还有哟！！！！

int m=0;int c;int f;

int start;

char *cd;

int *s1;

int *s2;

int i;

s1=(int*)malloc(sizeof(int)); s2=(int*)malloc(sizeof(int)); m=2*n-1;

if(n<=1)

{

printf("字符的个数过少\n"); return;

}

HuffmanTree p;

p=HT;

p++;

for(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;

}

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));

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

printf("%c ",*a);

a++;

printf("%s\n",HC[i]);

}

free(cd);

}

void Select(HuffmanTree HT,int p,int *s1,int *s2)

详细设计：

○1首先通过一个循环找出当前数组中weight最小的一个。记录下它