北邮数据结构实验—Huffman编码解码器.doc

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1、数据结构实验报告实验名称：____Huffman编码/解码器_____学生姓名：__________________班级：__________________班内序号：__________________学号：__________________日期：___________________1．实验要求利用二叉树结构实现哈夫曼编/解码器。基本要求：1.初始化(Init)：能够对输入的任意长度的字符串s进行统计，统计每个字符的频度，并建立哈夫曼树2.建立编码表(CreateTable)：利用已经建好

2、的哈夫曼树进行编码，并将每个字符的编码输出。3.编码(Encoding)：根据编码表对输入的字符串进行编码，并将编码后的字符串输出。4.译码(Decoding)：利用已经建好的哈夫曼树对编码后的字符串进行译码，并输出译码结果。5.计算输入的字符串编码前和编码后的长度，并进行分析，讨论赫夫曼编码的压缩效果。2.程序分析2.1存储结构静态三叉链表WeightLchildRchildparent2.2程序流程(或程序结构、或类关系图等表明程序构成的内容，一般为流程图等)2.2.1.流程图开始输入进行编

3、码的字符串统计各个字符的频度，并对各叶子节点的权重赋值初始化各节点的Lchild，Rchild和parent进行哈弗曼编码是否是否最后一个字符该节点是否为根节点判断双亲节点否是输出各字符编码若为右孩子编码前插入1若为左孩子编码前插入0对字符串进行编码找到当前字符编码，复制到总编码中否是否最后一个字符是输出各字符串编码对哈弗曼码进行译码输出译码结果计算分析内存占用情况输出占用情况结束2.2.1.伪代码1.输入进行编码的字符串2.遍历字符串，并为叶子节点权重赋值3.依次对各字符进行哈弗曼编码，自下往

4、上，若是双亲节点左孩子则编码前插入‘0’，若是双亲节点右孩子则编码钱插入‘1’。4.显示各字符的哈弗曼编码。5.对字符串进行编码，挨个遍历字符，找到相应的编码，复制到总的编码里，最后输出字符串的编码。6.对字符串的哈弗曼码进行译码。自上往下，若是‘0’，则递归到左孩子，若是‘1’，则递归到右孩子，知道叶子节点，输出该叶子节点代表字符，再继续遍历。7.分析内存占用情况。若用ASCII编码，每个字符占1个字节，即8bit，该情况下占用内存就是（字符长度）*8。若用哈弗曼编码，占用内存是各（字符频度）

5、*（每个字符占用位数）之和。2.3关键算法分析该程序关键算法即哈弗曼编码，语句如下：voidCHTree::huffmancode(){inti;if(n<=1)return;m=2*n-1;for(i=1;i<=n;i++)//叶子节点的初始化{ht[i].parent=0;ht[i].lchild=0;ht[i].rchild=0;}for(;i<=m;i++)//非叶子节点的初始化{ht[i].weight=0;ht[i].parent=0;ht[i].lchild=0;ht[i].rch

6、ild=0;}for(i=n+1;i<=m;++i)//构造哈夫曼树{s1=select(i-1);//函数在ht[1]到ht[i-1]中选择parent为0且weight最小的结点，并将结点序号返s，并将ht[s1].parent设为-1s2=select(i-1);ht[s1].parent=i;ht[s2].parent=i;ht[i].lchild=s1;ht[i].rchild=s2;ht[i].weight=ht[s1].weight+ht[s2].weight;}intc,f;fo

7、r(i=1;i<=n;++i){for(c=i,f=ht[i].parent;f!=0;c=f,f=ht[f].parent)//逆向求叶子结点的哈夫曼编码if(ht[f].lchild==c){str[i].insert(0,"0",0,1);}//在字符串str[i]的第0位置插入字符“0”else{str[i].insert(0,"1",0,1);}//在字符串str[i]的第0位置插入字符“1”}}分析：这段语句实现的功能是根据统计出来的各字符的频度，建立哈弗曼。建立哈弗曼树的过程如程序

8、所展示，每次选取权重最小且无双亲节点的节点组合，并将其权重之和赋给其双亲节点，加入到总结中进行下次判断。哈弗曼树建立完全以后，开始对各字符进行编码，从下往上，以叶子节点为起始点，若它是双亲节点的左孩子，其编码前插入‘0’，若是右孩子则插入‘1’。再判断双亲节点使其双亲节点的左孩子还是右孩子，以此类推直到根节点。依次对每个字符进行上述过程编码。算法复杂度：最好情况为只有根结点和叶子节点：O（n）最坏情况为满二叉树情况：O（n*logn/2）3.程序运行结果分析首先，要求用户输入进行编码的字符串，遍