数据结构（C语言版）实验报告（哈夫曼树）

《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（Tree printing）。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：“THIS PROGRAM IS MY FAVORITE”。

字符 频度 字符 频度 A 64 N 57 B 13 O 63 C 22 P 15 D 32 Q 1 E 103 R 48 F 21 S 51 G 15 T 80 H 47 U 23 I 57 V 8 J 1 W 18 K 5 X 1 L 32 Y 16 M 20 Z 1 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:

typedef struct{

unsigned int weight;

unsigned int parent,lchild,rchild; }HTNode,*HuffmanTree;

typedef char** HuffmanCode;

所实现的功能函数为：

void initHuffmanTree();//选择初始化哈夫曼树的方式 int openfileInit();//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

int inputInit();//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。

void Select(int j,int &s1,int &s2); //选择parent为0，且weight最小的两个节点 序号为s1，s2 void encoding();//选择哈夫曼编码方式

void openfileEnco();//通过打开文件encode.txt的方式进行编码 void inputEnco();//通过手动输入的方式进行编码 void decode();//选择译码方式

void openfileDeco();//通过打开文件CodeFile.txt的方式进行译码 void inputDeco();//通过手动输入的方式进行译码

void dispHT( HuffmanTree nodeRoot, int level ); //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：

initHuffmanTree();初始化哈夫曼树 Select（）供HuffmanCoding()调用 HuffmanCoding()构造哈夫曼树 编码调用Encoding() 译码调用Decode（） dispHT()打印哈夫曼树

三、 详细设计

//程序的头文件

#include #include #include using namespace std; ofstream outstuf;

typedef struct{

unsigned int weight;

unsigned int parent,lchild,rchild; }HTNode,*HuffmanTree;

typedef char** HuffmanCode;

HuffmanTree HT=NULL; int n=0;

HuffmanCode HC=NULL; char *ch=NULL;

void initHuffmanTree(); int openfileInit(); int inputInit();

int HuffmanCoding(int *w); void Select(int j,int &s1,int &s2); void encoding(); void openfileEnco(); void inputEnco(); void decode();

void openfileDeco(); void inputDeco();

void dispHT( HuffmanTree nodeRoot, int level );

void initHuffmanTree(){ //选择初始化哈夫曼树 int sel=0; for(;;){

cout<<\ cout<<\ \字符集及权值来源\\t\\t\\t\\t\\t*\

cout<<\使用权值文件data.txt进行编码\\t\\t\\t*\ cout<<\自行输入字符集及权值\\t\\t\\t\\t*\ cout<<\返回上层\\t\\t\\t\\t\\t*\