数据结构实验报告-赫夫曼编码算法

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1、电子科技大学实验报告学生姓名：XXX学号：XXX指导教师：XX实验地点：信软楼306实验时间：5月19日一、实验室名称：软件实验室二、实验项目名称：数据结构与算法—树三、实验学时：4四、实验原理：霍夫曼编码（HuffmanCoding）是一种编码方式，是一种用于无损数据压缩的熵编码（权编码）算法。1952年，DavidA.Huffman在麻省理工攻读博士时所发明的。在计算机数据处理中，霍夫曼编码使用变长编码表对源符号（如文件中的一个字母）进行编码，其中变长编码表是通过一种评估来源符号出现机率的方法得到的，出现机率

2、高的字母使用较短的编码，反之出现机率低的则使用较长的编码，这便使编码之后的字符串的平均长度、期望值降低，从而达到无损压缩数据的目的。例如，在英文中，e的出现机率最高，而z的出现概率则最低。当利用霍夫曼编码对一篇英文进行压缩时，e极有可能用一个比特来表示，而z则可能花去25个比特（不是26）。用普通的表示方法时，每个英文字母均占用一个字节（byte），即8个比特。二者相比，e使用了一般编码的1/8的长度，z则使用了3倍多。倘若我们能实现对于英文中各个字母出现概率的较准确的估算，就可以大幅度提高无损压缩的比例。霍夫曼

3、树又称最优二叉树，是一种带权路径长度最短的二叉树。所谓树的带权路径长度，就是树中所有的叶结点的权值乘上其到根结点的路径长度（若根结点为0层，叶结点到根结点的路径长度为叶结点的层数）。树的路径长度是从树根到每一结点的路径长度之和，记为WPL=(W1*L1+W2*L2+W3*L3+...+Wn*Ln)，N个权值Wi（i=1,2,...n）构成一棵有N个叶结点的二叉树，相应的叶结点的路径长度为Li（i=1,2,...n）。可以证明霍夫曼树的WPL是最小的。五、实验目的：本实验通过编程实现赫夫曼编码算法，使学生掌握赫夫曼

4、树的构造方法，理解树这种数据结构的应用价值，并能熟练运用C语言的指针实现构建赫夫曼二叉树，培养理论联系实际和自主学习的能力，加强对数据结构的原理理解，提高编程水平。六、实验内容：（1）实现输入的英文字符串输入，并设计算法分别统计不同字符在该字符串中出现的次数，字符要区分大小写；（2）实现赫夫曼树的构建算法；（3）遍历赫夫曼生成每个字符的二进制编码；（4）显示输出每个字母的编码。七、实验器材（设备、元器件）：PC机一台，装有C或C++语言集成开发环境。八、数据结构与程序：#include#incl

5、ude#include#defineBUFFERSIZE6000#defineVERBAL0#defineDEBUG1#defineMAXVALUE6000typedefstructhnode{intweight;intlchild,rchild,parent;}THNode,*TpHTree;typedefstructhuffman_code{intweight;char*pcode;}THCode,*TpHcodeTab;voidselect_subtree(TpHTr

6、eehuffman,intn,int*subA,int*subB){inti,suba=-1,subb=-1,a=MAXVALUE,b=MAXVALUE;for(i=0;i<=n;i++){if(huffman[i].parent==-1){if(huffman[i].weight

7、ubb;return;}TpHTreecreate_huffman_tree(intweights[],intn){TpHTreepht;intsubA,subB,i,num=(2*n)-1;pht=(TpHTree)malloc(sizeof(THNode)*num);for(i=0;i

8、ubtree(pht,i-1,&subA,&subB);pht[subA].parent=i;pht[subB].parent=i;pht[i].lchild=subA;pht[i].rchild=subB;pht[i].weight=pht[subA].weight+pht[subB].weight;}returnpht;}voidoutput_huffman_tree