数据结构课程设计报告(huffman编码器)

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1、数据结构设计报告计科0403041106308雷娜《数据结构》课程设计报告题目：HuffMan编码器15第页数据结构设计报告计科0403041106308雷娜目录一．问题描述二．基本要求(需求分析)三．•概要设计(设计思想、实现方法、模块设计)四．•详细设计(数据结构设计、算法设计、算法分析)五．测试数据及测试结果六．课程设计小结(心得体会、存在问题、改进措施)一．问题描述15第页数据结构设计报告计科0403041106308雷娜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

2、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。试为这样的信息收发站写一个哈夫曼码的编/译码系统。一．基本要求(需求分析)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，

3、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）显示在终

4、端上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。[测试数据]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”。字符空格ABCDEFGHIJKLM频度1866413223210321154757153220字符NOPQRSTUVWXYZ频度5763151485180238181161[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，

5、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(设计思想、实现方法、模块设计)15第页数据结构设计报告计科0403041106308雷娜哈夫曼编码是一种效率比较高的变长无失真信源编码方法，它的平均码长最短，因此是最佳编码。我采用二进制哈夫曼编码。1．设计

6、思想a、原理：构造一个码树。b、编码步骤：(1)将信源符号按概率从大到小的顺序排列，为方便起见，令p(x1)≥p(x2)≥…≥p(xn)。(2)对概率最小的两个信源符号求其概率之和，同时给两个符号分别赋予码元“0 ”和“1”。将“概率之和”当作一个新符号的概率，与剩下符号的概率一起，形成一个缩减信源，结果得到一个只包含（n－1）个信源符号的新信源，称为信源的第一次缩减信源,用S1表示。(3)将缩减信源S1的符号仍按概率从大到小的顺序排列，重复步骤2，得到只含（ n－2）个符号的缩减信源S2。(4

7、)重复上述步骤，直至缩减信源只剩下两个符号为止，此时所剩两个符号的概率之和必为1。(5)按上述步骤实际上构造了一个码树，从树根到端点经过的树枝即为码字。2．实现方法第一，哈夫曼编码实际上构造了一个码树，码树从最上层的端点开始构造，直到树根束，最后得到一个横放的码树，因此，编出的码是即时码。第二，哈夫曼编码采用概率匹配方法来决定各码字的码长，概率大的符号对应于短码，概率小的符号对应于长码，从而使平均码长最小。第三，每次对概率最小的两个符号求概率之和形成缩减信源时，就构造出两个树枝，由于给两个树枝赋

8、码元时是任意的，因此编出的码字并不惟一。3．模块设计1．进入的操作界面：15第页数据结构设计报告计科0403041106308雷娜（图一）2．输入字符串，及编码结果（图二）3．统计不同字符数及带权路径长度（图三）4．各字符编码明细15第页数据结构设计报告计科0403041106308雷娜（图四）四．详细设计(数据结构设计、算法设计、算法分析)（一）数据结构设计1)结点类型：//huffcode.cpptypedefstructHaffmanTreeNode{charch,code[15];int