哈夫曼编码译码器系统Word文件下载.docx
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字符N次数:
字符S次数:
字符T次数:
字符U次数:
HuffmanTree的终态:
21300
11000
11100
11200
21400
11300
21423
21545
21567
31691
416810
4171112
7171314
1101516
译码后的字符串:
IAMASTUDENT
**********************************************************
Pressanykeytocontinue
三维谷屋
3系统(项目)设计
(1)设计思路及方案
本课题是用最优二叉树即哈夫曼树来实现哈夫曼编码译码器的功能。
假设每种字符在电文中出现的次数为Wi,编码长度为Li,电文中有n种字符,则电文编码总长度为(W1*L1)+(W2*L2)+…+(Wi*Li)。
若将此对应到二叉树上,Wi为叶结点,Li为根结点到叶结点的路径长度。
那么,(W1*L1)+(W2*L2)+…+(Wi*Li)恰好为二叉树上带权路径长度。
三维谷屋
因此,设计电文总长最短的二进制前缀编码,就是以n种字符出现的频率作权,构造一棵哈夫曼树,此构造过程称为哈夫曼编码。
该系统将实现以下几大功能:
从硬盘读取字符串,建立哈夫曼树,输出哈夫曼树的存储结构的初态和终态,输出各种字符出现的次数以及哈夫曼编码的译码等。
(2)模块的设计及介绍
①从硬盘读取字符串
fileopen(参数)
{
实现命令;
打印输出;
}
②建立HuffmanTree
通过三个函数来实现:
voidselect(参数)
初始化;
for
{
接受命令;
处理命令;
说明:
在ht[1....k]中选择parent为0且权值最小的两个根结点的算法
intjsq(参数)
}
统计字符串中各种字母的个数以及字符的种类
voidChuffmanTree()
输出字符统计情况;
构造哈夫曼树
③输出哈夫曼树的存储结构的初态和终态
分别调用print1()和print2()来实现
voidprint1(参数)
输出初态;
输出哈夫曼树的初态
voidprint2(参数)
输出终态;
输出哈夫曼树的终态
④哈夫曼编码和译码
voidHuffmanEncoding(参数)
定义变量;
{
哈夫曼编码
char*decode(参数)
while
接受命令;
处理命令;
哈夫曼译码
(3)主要模块程序流程图
下面介绍三个主要的程序模块流程图:
①主函数流程图:
图3.1
流程图注释:
该图比较简单,主要是调用各个函数模块,首先代开已经存在的文件,然后统计总的字符数以及出现的各个字符和频率。
然后才开始建立哈夫曼树,接着在哈夫曼树的基础上对其进行编码,编码之后才是译码。
最后输出结束。
②构造哈夫曼树:
图3.2
该图是表示构造哈夫曼树的过程。
首先输入num个叶结点的权值,当i=num是循环结束。
然后进行哈夫曼树的构建,当i=2*num-1是循环结束。
最后输出所得到的字符统计情况。
三维谷屋返利
③哈夫曼编码:
图3.3
流程图解释:
该流程图表四哈夫曼编码情况。
首先初始化,Cd[--start]=0,start=num。
然后进行
编码,使用了一个三目运算符。
cd[--start]=(T[p].lchild==c)?
'
0'
:
1'
,即当cd[--start]=T[p].lchild==c时,cd[--start]=0;
当cd[--start]=T[p].lchild!
==c时,cd[--start]=1。
这个编码循环一直到i=num时结束。
4系统实现
各模块关键代码及算法的解释:
1主调函数
代码解释:
这是main函数里的各个函数调用情况。
fileopen(string);
//从硬盘中读取文件
num=jsq(string,cnt,str);
//统计字符种类及各类字符出现的频率
DhuffmanTree(HT,cnt,str);
printf("
\n"
);
print1(HT);
//输出哈夫曼树的初态
ChuffmanTree(HT,HC,cnt,str);
//建立哈夫曼树
HuffmanEncoding(HT,HC);
//生成哈夫曼编码
print2(HT);
//输出哈夫曼树的终态
s=decode(HC);
//读编码文件译码
%s\n"
s);
//输出译码后的字符串
2建立HuffmanTree
代码解释:
该函数为在ht[1....k]中选择parent为0且权值最小的两个根结点的算法,其序号为s1和s2。
voidselect(HuffmanTreeT,intk,int&
s1,int&
s2)
inti,j;
intmin1=101;
for(i=1;
i<
=k;
i++)
if(T[i].weight<
min1&
&
T[i].parent==0)
{
j=i;
min1=T[i].weight;
}
s1=j;
min1=32767;
for(i=1;
if(T[i].weight<
T[i].parent==0&
i!
=s1)
{
j=i;
}
s2=j;
下面函数用来统计字符串中各种字母的个数以及字符的种类。
当字符在A和Z之间时即被计数,并用str[j]保存字母到数组中,用cnt[j]统计每种字符个数。
j返回总共读取的字符数目。
intjsq(char*s,intcnt[],charstr[])
inti,j,k;
char*p;
inttemp[27];
=26;
temp[i]=0;
for(p=s;
*p!
='
\0'
;
p++)
{
if(*p>
A'
*p<
Z'
)
k=*p-64;
temp[k]++;
}//统计各种字符的个数
for(i=1,j=0;
++i)
if(temp[i]!
=0)
j++;
str[j]=i+64;
//送对应的字母到数组中
cnt[j]=temp[i];
//存入对应字母的权值
}
returnj;
//j是输入字母总数
下面函数用来构造哈夫曼树HT。
首先初始化哈夫曼树,然后输入前面统计的各结点的权值,用for循环来构造哈夫曼树。
voidChuffmanTree(HuffmanTreeHT,HuffmanCodeHC,intcnt[],charstr[])
inti,s1,s2;
for(i=1;
=2*num-1;
i++)//初始化HT,2*num-1是指哈夫曼
//所有的结点数目
{
HT[i].lchild=0;
HT[i].rchild=0;
HT[i].parent=0;
HT[i].weight=0;
}
=num;
i++)//输入num个叶结点的权值
HT[i].weight=cnt[i];
for(i=num+1;
select(HT,i-1,s1,s2);
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;
//在ht[1....k]中选择parent为0且权值最小
//的两个根结点,其序号为s1和s2,i为双亲
for(i=0;
i++)//输入字符集的中字符
HC[i].ch=str[i];
//字符的种类
i=1;
while(i<
=num)
printf("
字符%c次数:
%d\n"
HC[i].ch,cnt[i++]);
}//输出统计的情况
3生成Huffman编码并写入文件
根据哈夫曼树T求哈夫曼编码H。
voidHuffmanEncoding(HuffmanTreeT,HuffmanCodeH)
intc,p,i;
//c和p分别指示t中孩子和双亲
charcd[n];
//临时存放编码串
intstart;
//指示码在cd中的起始位置
cd[num]='
//最后一位(第num个)放上串结束符
start=num;
//初始位置
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