数据结构(C语言版)实验报告(哈夫曼树).docVIP

《数据结构与算法》实验报告

一、需求分析

1.问题描述：

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)。对于双工通道（及可以双向传输信息的通道），每端都需要一个完整的编/译码系统。试为这样的信息收发站写一个哈夫曼的编/译码系统。

2.基本要求

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CodePrin中。

（5）T：印哈夫曼树（Treeprinting）。将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式（树或凹入表形式）显示出，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。

3.测试数据

（1）利用教科书例6-2中的数据调试程序。

（2）用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立哈夫曼树，并实现以下报文的编码和译码：“THISPROGRAMISMYFAVORITE”。

字符

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

频度

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

?

?

?

?

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?

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?

?

?

?

?

?

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4,实现提示

（1）编码结果以文本方式存储在文件CodeFile中。

（2）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Quit。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。

（3）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

本程序的数据类型定义为:

typedefstruct{

unsignedintweight;

unsignedintparent,lchild,rchild;

}HTNode,*HuffmanTree;

typedef?char**HuffmanCode;

所实现的功能函数为：

voidinitHuffmanTree();//选择初始化哈夫曼树的方式

intopenfileInit();//通过打开的data.txt文件初始化哈夫曼树?该文件是为了测试数据2包涵26个字符

intinputInit();//通过手动输入字符初始化哈夫曼树

int?HuffmanCoding(int*w);//初始化哈夫曼数，按照哈夫曼规则建立二叉树。此函数块调用了Select（）函数。

voidSelect(intj,ints1,ints2);//选择parent为0，且weight最小的两个节点序号为s1，s2

voidencoding();//选择哈夫曼编码方式

voidopenfileEnco();//通过打开文件encode.txt的方式进行编码

voidinputEnco();//通过手动输入的方式进行编码

voiddecode();//选择译码方式

voidopenfileDeco();//通过打开文件CodeFile.txt的方式进行译码

voidinputDeco();//通过手动输入的方式进行译码

voiddispHT(HuffmanTreenodeRoot,intlevel);//以缩进方式输出哈夫曼树直观图

主函数：

主函数主要设计的是一个分支语句，让用户挑选所实现的功能。

如图所示：

三、详细设计

//程序的头文件

#includeiostream

#includefstream

#includecstring

usingnamespacestd;

ofstreamoutstuf;

typedefstruct{

unsignedintweight;

unsignedintparent,lchild,rchild;

}HT