哈夫曼编码和译码的设计与实现.doc

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1、.算法与数据结构课程设计 哈夫曼编码和译码的设计与实现1.问题描述利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道的利用率，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设计一个哈夫曼码的编/译码系统。.页脚.2.基本要求a.编/译码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、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（树或凹入表形式或广义表

3、）显示在终端上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。b.测试数据（1）利用下面这道题中的数据调试程序。某系统在通信联络中只可能出现八种字符，其概率分别为0.25，0.29，0.07，0.08，0.14，0.23，0.03，0.11，试设计哈夫曼编码。（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”。字符空格 A  B  C  D  E  F  G  H  I  J  K  L  M频度186  64 13 22 32103 21 15 47 57 1  

4、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 13．需求分析3.1程序的基本功能本程序可以对任何大小的字符型文件进行Huffman编码，生成一个编码文件。并可以在程序运行结束后的任意时间对它解码还原生成字符文件。即：先对一条电文进行输入，并实现Huffman编码，然后对Huffman编码生成的代码串进行译码，最后输出电文数字.页脚.3.2输入/输出形式当进行编码时输入为原字符文件文件名，当程序运行编码完成之后输入编码文件名（默认名

5、为code.dll）。当进行译码时输入为编码文件名（默认名为code.dll），从文件中读取Huffman编码树后输入字符文件的文件名。3.3测试数据要求本程序中测试数据主要为字符型文件。4．概要设计1.系统结构图（功能模块图）哈弗曼树编码译码器编码译码退出2．功能模块说明（1）.编码：提示要编码的文件文件名→读取文件→以字母出现次数为权值建立哈弗曼树→对文本进行哈弗曼编码并输出编码→提示将编码保存的文件名→保存编码文件；（2）.译码：提示输入要译码的文件名→利用建立好的哈弗曼树进行译码→将译码输出→提示保存译码文件的文件名→保存译码文件；（3）.退出：退出系

6、统，程序运行结束。5．详细设计创建哈弗曼树.页脚.开始初始化哈夫曼链表且有2n-1个节点i=1Iweight=count[i]p=p->nextfor(i=n;i<2*n-1;i++)HT1->Parent=HT2->Parent=pp->LChild=HT1p->RChild=HT2p->weight=HT1->weight+HT2->weight结束编码.页脚.开始将字符存入哈夫曼编码结构体数组的字符单元中if(q==q->Parent->LChild)HC[i].code[--HC[i].start]='0'HC[i].code[--HC[i]

7、.start]='1'p=p->nextI=n时结束译码.页脚.开始Root指向根节点P!=rootcode[i]=='0'p=p->LChildp=p->Rchildp->LChild==NULL&&p->RChild==NULLs[k++]=str[j]p=root结束6．调试分析1.从叶子节点开始向上遍历二叉树,获得哈夫曼编码;2.根据哈夫曼编码遍历哈夫曼树直到叶子节点,获得译码3.算法的时间复杂度分析：程序部分用双循环嵌套结构，时间复杂度为O（n2）.4．算法的空间复杂度分析：算法的空间复杂度为O（n）5.程序需要反复调试，并且调试过程比较慢，需要有一

8、个比较正确的调试方法，更需要我们有耐心