哈夫曼编码译码器实验报告

实验报告

哈夫曼编码及译码

班级：软件工程一班

学号：2220141524

姓名：孙正涛1 问题描述

1.设计一个利用哈夫曼算法的编码和译码系统，重复地显示并处理以下项目，直到选择退出为止。

(1) 将权值数据存放在数据文件(文件名为data.txt，位于当前目录中)；

(2) 分别采用动态和静态存储结构; 初始化：键盘输入字符集大小n、n个字符和n个权值，建立哈夫曼树;

(3) 编码：利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码；输出编码；

设计要求：

(1) 符合课题要求，实现相应功能；

(2) 要求界面友好美观，操作方便易行；

(3) 注意程序的实用性、安全性。

2 需求分析

编写此软件是为了实现一个利用哈夫曼算法的编码和译码系统。比如，再利用电报进行通讯时，需要将文字转换成由二进制的字符组成的字符串。比如需传送的电文为“A B A C C D A”假设将A,B,C,D分别编码为00、01、10、11.则上述电文遍为100，总长度为14位。但是在传送过程中，总希望长度能够尽可能的短，于是我们想采用长度不等的编码。但是这种编码必须遵循：任何一个字符的编码都不是另一个字符编码的前缀。

对此软件的要求：能够正确的使得对于输入的字符进行编码以及译码，并且是的在译码过程中不会出错，同时能够将编码以及译码的结果正确的存入文件当中。

3 概要设计

总体框图以及功能描述

4 详细设计

数据类型的定义

（1）哈夫曼树节点类型

struct hufmtreenode{ //哈弗曼树结点数据类型 char data;

float weight; //结点权值

int parent,lchild,rchild; //父结点，左、右孩子结点

};

（2）哈夫曼树类型

struct hufmtree{ //哈弗曼树数据类型 hufmtreenode *node; //结点数组（根据n的值动态分配） int n; //叶子结点数

};

（3)哈夫曼编码数据类型

struct Codetype{ //哈弗曼编码数据类型

char *bits; //编码流数组，

int start;//编码实际在编码流数组里的开始位置

}

5 测试分析

(1)打开源文件统计各字符及权值信息并存入data.txt文件中

(2)将统计出的权值信息进行哈夫曼编码

（3）将编码内容存入Code文件中

（4）将Code文件中的内容译码

（5)成功译码把原字符信息存入DeCode文件中

（6）输入各字符及其权值

（7）将各字符的权值信息进行哈夫曼编码

（7）根据编码再进行译码工作

6 课程设计总结

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，当今计算机应用在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握计算机开发技术是十分重要的。

回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，自从拿到题目到完成整个编程，从理论到实践，在整整一个星期的日子里，可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，这毕竟独立做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说结构体……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在谢老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在李玉蓉老师的《软件工程导论》

课上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！

附录（源程序清单）

#include

#include

#include

#define MAXVAL 10000.0

struct hufmtreenode{//哈弗曼树结点数据类型

char data;

double weight;//结点权值

int parent,lchild,rchild;//父结点，左、右孩子结点

};

struct hufmtree{//哈弗曼树数据类型

hufmtreenode *node;//结点数组（根据n的值动态分配）

int n;//叶子结点数

};

struct Codetype{//哈弗曼编码数据类型

char *bits;//编码流数组，n为为哈夫曼树中叶子结点的数目，编码的长度不可能超过n

int start;//编码实际在编码流数组里的开始位置

};

void SortHufmtree(hufmtree *tree){//将哈夫曼树n个叶子结点由大到小排序int i,j,k;

hufmtreenode temp;

if (tree==NULL)

return;

for (i=0;in;i++)

{

k=i;

for(j=i+1;jn;j++)

if (tree->node[j].weight>tree->node[k].weight) k=j;

if (k!=i)

{

temp=tree->node[i];

tree->node[i]=tree->node[k];

tree->node[k]=temp;

}

}

}

Codetype* HuffmanCode(hufmtree *tree){//哈弗曼编码的生成int i,j,p,k;

Codetype *code;

if (tree==NULL)

return NULL;

code=(Codetype*)malloc(tree->n*sizeof(Codetype));

for (i=0;in;i++)

{

printf("%c ",tree->node[i].data);//打印字符信息

code[i].bits=(char*)malloc(tree->n*sizeof(char));

code[i].start=tree->n-1;

j=i;

p=tree->node[i].parent;

while(p!=-1){

if (tree->node[p].lchild==j)

code[i].bits[code[i].start]='0';

else

code[i].bits[code[i].start]='1';

code[i].start--;

j=p;

p=tree->node[p].parent;

}

for (k=code[i].start+1;kn;k++)//打印字符编码

printf("%c",code[i].bits[k]);

printf("\n");

}

return code;

}

hufmtree* BuildHuffmanTree(hufmtree *tree){//构建叶子结点已初始化的哈夫曼树

//tree中所有叶子结点已初始化

int i,j,p1,p2,m;

float small1,small2;

m=2*(tree->n)-1;

for (i=tree->n;i

{

tree->node[i].parent=-1;

tree->node[i].lchild=-1;

tree->node[i].rchild=-1;

tree->node[i].weight=0.0;

}

for (i=tree->n;i

{

small1=small2=MAXVAL;

for (j=0;j<=i-1;j++)

{

if (tree->node[j].parent==-1 &&

tree->node[j].weight<=small1)

{

small1=tree->node[j].weight;

p1=j;

}

}

for (j=0;j<=i-1;j++)

{

if (tree->node[j].parent==-1 && tree->node[j].weight<=small2 && (j!=p1))

{

small2=tree->node[j].weight;

p2=j;

}

}

tree->node[p1].parent=tree->node[p2].parent=i;

tree->node[i].weight=tree->node[p1].weight+tree->node[p2].weight;

tree->node[i].lchild=p1;

tree->node[i].rchild=p2;

}

return tree;

}

hufmtree* CreateHuffmanTreeFromSourceFile(){//通过解析源文件建立哈夫曼树

FILE *textfile,*datafile;

char ch,source[100];

int i,j=0,n=0;

float count[128]; //用于统计字符在源文件中出现的次数，27表示26个英文字母和1个空格字符

hufmtree *tree;

//打开一个源文件

printf("\n请输入源文件所在路径:\n");

scanf("%s",source);

if ((text(source,"r"))==NULL){

printf("\n找不到文件%s\n",source);

return NULL;

}

for(i=0;i<128;i++)

count[i]=0;

//对源文件中各字符的个数统计

ch=fgetc(textfile);

while(!feof(textfile)){

for(i=0;i<128;i++)

if (ch==char(i)){

count[i]++;

break;

}

ch=fgetc(textfile);

}

//将统计结果写入权值信息文件data.txt中，并构建哈夫曼树

data("f:\\data.txt","w");

for (i=0;i<128;i++)