哈夫曼编码译码系统.doc

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1、《数据结构》课程设计——赫夫曼编码/译码器设计指导教师：孙树森、周维达班级：09数媒（2）班学号：E姓名：曾焕凯数据结构课程设计报告书一、实验目的1、提高分析问题、解决问题的能力，进一步巩固数据结构各种原理与方法。2、熟悉掌握一门计算机语言，可以进行数据算法的设计。二、实验原理1、哈夫曼树的定义：假设有n个权值，试构造一颗有n个叶子节点的二叉树，每个叶子带权值为wi，其中树带权路径最小的二叉树成为哈夫曼树或者最优二叉树；2、哈夫曼树的构造：weight为输入的频率数组，把其中的值赋给依次建立的HTNode对象中的data属性，即每一个HTNode对应一个输入的频率。然后根据data属性按从

2、小到大顺序排序，每次从data取出两个最小和此次小的HTNode，将他们的data相加，构造出新的HTNode作为他们的父节点，指针parent，leftchild，rightchild赋相应值。在把这个新的节点插入最小堆。按此步骤可以构造构造出一棵哈夫曼树。通过已经构造出的哈夫曼树，自底向上，由频率节点开始向上寻找parent,直到parent为树的顶点为止。这样，根据每次向上搜索后，原节点为父节点的左孩子还是右孩子，来记录1或0，这样，每个频率都会有一个01编码与之唯一对应，并且任何编码没有前部分是同其他完整编码一样的。三、实验步骤先统计要压缩编码的文件中的字符字母出现的次数，按字符字

3、母和空格出现的概率对其进行哈夫曼编码。然后读入要编码的文件，编码后存入另一个文件；接着再调出编码后的文件，并对其进行译码输出，最后存入另一个文件中。具体步骤：1.初始化，统计文本文件中各字符的个数作为权值,生成哈夫曼树；2.根据符号概率的大小按由大到小顺序对符号进行排序；3.把概率最小的两个符号组成一个节点；4.重复步骤2.3，直到概率和为1；5.从根节点开始到相应于每个符号的“树叶”，概率大的标“0”，概率小的标“1”；6.从根节点开始，对符号进行编码；7.译码时流程逆向进行，从文件中读出哈夫曼树,并利用哈夫曼树将编码序列解码。四、实验结果与分析哈夫曼编码是动态变长编码，临时建立概率统计

4、表和编码树。概率小的码比较长，概率小的码比较长。概率大的码短，这样把一篇文件编码后，就会压缩许多。从树的角度看，哈夫曼编码方式是尽量把短码都利用上。首先，把一阶节点全都用上，如果码字不够时，然后，14再从某个节点伸出若干枝，引出二阶节点作为码字，以此类推，显然所得码长最短，再根据建立的概率统计表合理分布和放置，使其平均码长最短就可以得到最佳码。实验截图:五、实验心得本次实验结合了之前所学的赫夫曼算法，并利用其原理实现赫夫曼编码/译码系统；实验难度较之前的几次实验有所增加，所以花了比较多的时间来编写，测试代码。期间参考了网上的一些程序，通过结合分析，了解其他人在实现这个算法时的思想，也借鉴了

5、其中的一些东西，同时加入了自己的想法。最终完成饿了本次的作业。通过这次实验，我了解了一个算法到一个可以执行的程序之间还有很多工作需要做，深刻体会到实践出真知的到了，看似简单的算法在实现时却话费了这么多时间，但是这个过程中也让我学到了很多。六、主要代码14Huffman_Tree.h：#ifndefHuffman_Tree_h#defineHuffman_Tree_h#endif#includetypedefstruct{unsignedintweight;unsignedintparent,lchild,rchild;}HTNode,*HuffmanTree;//存储赫夫

6、曼树的结点类型typedefchar**HuffmanCode;//用于存储字符集中各个字符相应的赫夫曼编码voidstrcpy(char*S1,char*S2){//将字符串S2复制到S1inti=0;while(S2[i]!=''){S1[i]=S2[i];i++;}S1[i]='';}//在HT[1]到HT[t-1]中找出权值最小的两个S1和S2-----------------------------------------------voidSelect(HuffmanTreeHT,intt,int&s1,int&s2){inti=1;s1=s2=0;HT[0].weig

7、ht=50000;while(i<=t){//遍历查找权值最小的结点S1if(HT[i].parent==0&&HT[i].weight