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课程设计
题目: 哈夫曼编码器
院 系:
专业班级:
学 号:
学生姓名:
指导教师:
2014年 1月 2日
课程设计需求分析报告
一、分析问题和确定解决方案
1.分析问题
利用哈夫曼编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。但是,这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码,在接收端将传来的数据进行译码(复原)。对于双工信道(即可以双向传输信息的信道),每端都需要一个完整的编/译码系统,为这样的信息收发站写一个哈夫曼的编/译码系统。
2.确定解决方案
设计建立带权的哈夫曼树,确定哈夫曼树的类与成员函数,以及各函数之间的调用关系,采用动态数组的存储结构存储所需要的数据,通过不同的函数来实现编码,译码以及打印二进制编码、哈夫曼树,把不同的数据存入不同的txt文件中,通过主函数调用来实现功能检测。
3.输入的形式和输入值的范围
手动或者从文本中读入数据的形式初始化哈夫曼树,从键盘中或者文件中读入数据,以字母A-Z代表结点,以自然数代表权值,字符串提示使用者所要执行的操作。
4.输出的形式
在显示器界面上或者以文本的形式来实现程序调试的输出。
5.程序所能达到的功能
(1)初始化。手动输入字符集大小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WritehfmTree中,输出哈夫曼树及各字符对应的编码存于WritehfmCode;从文本中读入字符,建立哈夫曼树存于ReadhfmTree, 输出哈夫曼树及各字符对应的编码存于ReadhfmCode.
(2)编码。手动输入一串大写英文字符,该字符存于WriteToBeTron中,对字符进行编码并将它存于WriteCodeFile中;从文件中读取字符编码并存于ReadCodeFile中。
(3)印代码文件。将文件ReadCodeFile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代码码写入文件CodePrint中。
(4)印哈夫曼树。将初始化的哈夫曼树以直观的方式显示在终端上,同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。
各个功能数据输出存储位置(如表1所示)
表1:各个功能数据输出存储位置表
功能
字母
二进制码
初始化
WritehfmTree(手动)
WritehfmCode(手动)
ReadhfmTree(文本读入)
ReadhfmCode(文本读入)
hfmTree(默认文本读入)
hfmCode(默认文本读入)
编码
WriteToBeTron(手动)
WriteCodeFile(手动)
ReadCodeFile(文本读入)
印编码代码
CodePrint
印哈夫曼树
TreePrint
6.测试数据
(1)正确的输入:1输入主菜单项中的英文字母I(i),E(e),D(d),P(p),Q(q)
输出结果:进入所选的功能界面
2输入子菜单项中的数字1,2,3,(4)
输出结果:执行所选的功能
(2)含有错误的输入:1输入除了主菜单项中的英文字母I(i),E(e),D(d),P(p),Q(q)
输出结果:您的输入有误,请重新输入:
2输入除了子菜单项中的数字1,2,3,(4)
输出结果:您的输入有误,请重新输入:
7.程序说明
(1)程序中数据类型的定义:用到三组结构体,分别是哈夫曼树的动态数组存储结构*HuffmanTree,哈夫曼编码表的存储结构HuffmanCode,字符结点的动态数组存储结构wElem以及哈夫曼树类定义class Huffman。
(2)主程序的流程图:
用户从主菜单中选择所要进行的操作,如果输入选项错误则提示重新输入选项,否则进入选中的操作项(如图1所示)。
图1:主程序流程图
(3)各程序模块之间的层次(调用)关系:
主函数main()调用初始化,编码,译码,打印二进制编码,打印哈夫曼树这五个子函数;进入初始化功能后调用手动输入,文本读入,默认文本这三个函数;进入编码功能后调用手动编码,文本读入编码这两个函数;进入译码功能后调用手动译码,文本读入译码这两个函数(如图2所示)。
图2::各程序模块之间的层次(调用)关系
(4)默认的哈夫曼树:
空格以及字母A—Z频度分别为186,64,13,22,32,103,21,15,47,57,1,5,32,20,5
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