完整word版数据结构课程设计哈夫曼树Word格式.docx
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1.2程序的输入和输出
从终端读入字符集大小n,以及n个字符及各个字符的权值,建立赫夫曼树,并将它存储到文件hfmTree中;
利用已建好的赫夫曼树将文件中的字符编码,如果赫夫曼树不在内存中,则从文件hfmTree中读取到内存;
将译得的代码存到文件CodeFile中;
利用已建好的赫夫曼树对CodeFile中的代码进行译码,将结果存入文件TextFile中;
最后将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式(树或凹入表形式)显示在终端上,同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。
1.3程序要达到的功能
用户可以利用菜单根据自己的需要来选择要进行编码或是译码,并将转换好的字符或编码以文件的形式存到相应的文件里面。
1.4调试过程介绍
(l)利用教材中的数据调试程序.
(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
B
C
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
频度
186
64
13
22
32
103
21
15
47
57
1
5
20
63
48
51
80
23
8
18
16
选择2,输入THISPROGRAMISMYFAVORITE,屏幕上显示110100*********1111100010001010011000010010101011001011101100011111110010100011111110011101011000001001001001101101010
同时文件codefile里面也出现相应的代码
选择3,从codefile中调入代码,终端显示THISPROGRAMISMYFAVORITE,并且文件textfile中也相应的存入了这段话.
选择4,文件CodeFile以紧凑格式显示在终端上。
选择5,将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式(树或凹入表形式)显示在终端上,同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。
选择其他的数字,将出现出错提示,并重新回到选择菜单。
2概要设计
1数据结构设计
InitHuffman(HuffmanHfm);
//初始化哈夫曼树
Encoding(HuffmanHfm);
//翻译短文
Decoding(HuffmanHfm);
//反译编码
Print1(HuffmanHfm);
//打印文件编码
Print2(HuffmanHfm);
//打印哈夫曼树
typedefchar**HuffmanCode;
//动态分配数组存储霍夫曼表码表
typedefstruct{
unsignedintweight;
unsignedintparent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;
//动态分配数组存储霍夫曼树
HuffmanTreeHT;
char*c;
intlength;
HuffmanCodeHC;
}Huffman;
//分配数组存储字符串及其对应的霍夫曼树
HuffmanHfm;
2.2系统模块设计
录入数据
翻译短文
反译编码
打印文件编码
打印哈夫曼树
退出系统
3详细设计
#include〈stdio.h>
#include<
string.h>
#include〈malloc.h〉
#include<
stdlib。
h>
#defineNULL0
#defineOK1
#defineERROR0
#defineOVERFLOW-2
#defineMAX_NUM32767
#defineMAX60
typedefchar**HuffmanCode;
//动态分配数组存储哈夫曼表码表
}HTNode,*HuffmanTree;
//动态分配数组存储哈夫曼树
char*c;
intlength;
}Huffman;
//全局结构体变量,来存储字符与代码
/*-——-——-----—-——-——-—--————--—-——---——-——-—寻找权值最小的两个节点-—--—--—----——-—--——--——-————————-———*/
voidSelect(HuffmanTreeHT,intend,int*s1,int*s2)
{
inti;
intmin1=MAX_NUM;
intmin2;
for(i=1;
i〈=end;
i++)/*遍历查找权值最小的结点S1*/
{
if(HT[i].parent==0&
&
HT[i]。
weight〈min1)
*s1=i;
min1=HT[i].weight;
}
}
min2=MAX_NUM;
for(i=1;
i++)/*遍历查找除S1外权值最小的结点S2*/
{
if(HT[i].parent==0&&(*s1!
=i)&
min2〉HT[i]。
weight)
*s2=i;
min2=HT[i]。
weight;
}
/*---—-—-—--—--———-—-——--———-------—--对哈夫曼树进行编码-———-—-————-—---—————--———---———----—*/
HuffmanHuffmanCoding(HuffmanHfm)
{
inti,n,m,s1,s2,start;
intc,f;
char*cd;
n=Hfm.length;
if(n<
=1)returnHfm;
m=2*n—1;
for(i=n+1;
i<
=m;
++i)/*选择HT[1..。
.i-1]中无双亲且权值最小的两个节点,其序号为s1,s2*/
Select(Hfm.HT,i-1,&s1,&
s2);
Hfm.HT[s1]。
parent=i;
/*修改父亲位置*/
Hfm.HT[s2].parent=i;
Hfm.HT[i].lchild=s1;
/*修改孩子位置*/
Hfm.HT[i].rchild=s2;
Hfm.HT[i].weight=Hfm.HT[s1]。
weight+Hfm。
HT[s2].weight;
/*父亲结点权值为左右孩子权值之和*/
/*从叶子结点到根逆向求每个字符的哈夫曼编码*/
Hfm.HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));
/*分配n个字符编码的头指针向量*/
cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));
/*分配求编码的工作空间*/
cd[n—1]='
\0'
;
/*编码结束符*/
i〈=n;
++i)/*逐个字符求哈夫曼编码*/
start=n-1;
/*编码结束符位置*/
for(c=i,f=Hfm。
HT[i]。
parent;
f!
=0;
c=f,f=Hfm。
HT[f].parent)/*从叶子到根逆向求编码*/
if(c==Hfm。
HT[f]。
lchild)cd[—-start]=’0’;
elsecd[--start]='
1’;
Hfm.HC[i]=(char*)malloc((n—start)*sizeof(char));
strcpy(Hfm。
HC[i],&
cd[start]);
/*从cd复制编码到Hfm.HC*/
free(cd);
returnHfm;
/*————--—-----———————-——-—-—---———-—--录入数据函数———--——-——————-——-—---—-———--—--———--*/
HuffmanInputHuffman(HuffmanHfm)
inti,n;
printf(”\n\n********************录入数据*********************\n”);
printf("
录入的字符及其权值将保存于:
\hfmTree\\n"
);
printf(”请输入录入字符个数:
"
scanf("
%d”,&n);
=1)
{printf(”只有一个字符无需编码"
\n”);
scanf(”%d"
,&n);
}
Hfm。
HT=(HuffmanTree)malloc((2*n)*sizeof(HTNode));
Hfm.c=(char*)malloc((n+1)*sizeof(char));
for(i=1;
i++)
printf(”请输入字符:
”);
scanf(”%s”,&Hfm.c[i]);
printf(”请输入字符权值:
”);
scanf(”%d"
,&
Hfm.HT[i].weight);
Hfm.HT[i]。
parent=0;
Hfm.HT[i]。
lchild=0;
HT[i].rchild=0;
for(;
=2*n-1;
++i)
weight=0;
HT[i].parent=0;
rchild=0;
Hfm.length=n;
}
/*——--———--—---—-—————--—--—-———-—--—-初始化哈夫曼树-——-—-—————-—--—-—-----—---—-——---——-*/
HuffmanInitHuffman(HuffmanHfm)
intn,i;
charx;
FILE*fp;
fp=fopen(”hfmTree"
,”rt"
/*对文件hfmTree以读文本的形式打开*/
if(fp==NULL)
Hfm=InputHuffman(Hfm);
/*调用InputHuffman函数,用户输入字符和相应权值存入哈夫曼数中*/
fp=fopen(”hfmTree”,”wt"
fprintf(fp,"
%d\n"
Hfm。
length);
=Hfm.length;
i++)
fprintf(fp,"
%c%d"
,Hfm.c[i],Hfm。
HT[i].weight);
rewind(fp);
else
{printf("
哈夫曼树已经存在!
\n你是否需要重新初始化哈夫曼树?
(’Y’or’N'
)\n”);
/*询问是否重新初始化*/
printf(”请输入选择:
"
%s"
,&x);
if(x=='
Y'
)
{Hfm=InputHuffman(Hfm);
/*调用InputHuffman函数,用户输入字符和相应权值存入哈弗曼数中*/
fp=fopen("
hfmTree"
,"
w+”);
fprintf(fp,"
%d\n”,Hfm。
length);
=Hfm。
length;
,Hfm。
c[i],Hfm。
weight);
rewind(fp);
{fscanf(fp,"
%d\n”,&n);
c=(char*)malloc((n+1)*sizeof(char));
HT=(HuffmanTree)malloc((2*n)*sizeof(HTNode));
=n;
fscanf(fp,”%s%d”,&
Hfm.c[i],&Hfm.HT[i]。
/*将已经在文件中的字符和其对应的权重输入到Hfm.c[i]和&
Hfm.HT[i]。
weight中*/
i++)/*对每个节点初始化*/
{
HT[i].parent=0;
Hfm.HT[i].lchild=0;
HT[i]。
=2*n-1;
Hfm.HT[i].parent=0;
Hfm.HT[i]。
HT[i].rchild=0;
fclose(fp);
Hfm=HuffmanCoding(Hfm);
/*———-—----——-—---—————---——-—-———---—翻译短文————-———-——————-—-——------——-----—-—-*/
voidEncoding(HuffmanHfm)/*利用已建好的Huffman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。
*/
inti=0,j=0,n;
charch[MAX];
FILE*fp,*fw;
n=Hfm。
\n\n*******************翻译短文**************************\n\n"
);
if((fw=fopen("
ToBeTran"
r+"
))==NULL)/*尝试打开ToBeTran*/
\n请输入需要翻译成编码的短文:
scanf(”%s"
,ch);
\n"
CodeFile”,”wt+"
fscanf(fw,"
ch);
fclose(fw);
while(ch[j])
i〈=n;
if(ch[j]==Hfm。
c[i])
%s”,Hfm。
HC[i]);
fprintf(fp,”%s"
,Hfm.HC[i]);
break;
j++;
printf(”\n”);
fclose(fp);
/*--—————----—-—————-—-—--——--———-——--反译编码-—----———---——-—-———--——--—-—-—-—-——-*/
voidDecoding(HuffmanHfm)/*利用已建好的Huffman树将文件CodeFile中的代码进行译码,结果存入文件TextFile中.*/
HuffmanTreep;
inti,n;
intj=0;
chard[500];
charx;
length;
\n\n******************反译************************\n\n”);
if((fp=fopen(”CodeFile"
,”r+"
))==NULL)
printf(”Pleaseinputthecode:
%s”,d);
文件中已经有编码,是否需要更换编码?
('
Y’or’N'
)\n"
printf(”请输入选择:
%s”,&x);
if(x==’Y'
printf(”请输入需要反译的新编码:
,d);
fscanf(fp,”%s"
/*将文件中的字符输入到数组d中*/
\n反译后得到的短文为:
”);
fp=fopen(”TextFile”,”wt+”);
/*以写入文件的形式打开TextFile*/
while(d[j])
p=&Hfm.HT[2*n-1];
while(p->
lchild||p—>
rchild)
if(d[j]==’0'
{i=p—>
lchild;
p=&
Hfm.HT[i];
{i=p->
rchild;
Hfm。
HT[i];
j++;
printf(”%c”,Hfm.c[i]);
%c”,Hfm.c[i]);
\n”);
/*——————--——--—-—-—----—--——---—--—-—-打印文件编码———————-———--—-———---————--—---———-——*/
voidPrint1(HuffmanHfm)
inti,n;
intm=1;
charch;
FILE*fprint;
\n\n******************打印文件编码****************\n\n”);
fprint=fopen("
CodeFile"
”rb"
while(feof(fprint)==0)
ch=fgetc(fprint);
printf(”%c"
m++;
if(m%50==0)
printf(”\n"
printf(”\n”);
fclose(fprint);
/*--—--———-——-—-——--——-—--—-—-———--—--打印哈夫曼树———---—--—-—-----——-—-————-—--——-—---*/
voidPrint2(HuffmanHfm)
\n\n******************打印哈夫曼树****************\n\n”);
printf(”Char:
%c\t”,Hfm。
c[i]);
printf(”Weight:
%d\t”,Hfm.HT[i].weight);
printf(”parent:
%d\t”,Hfm.HT[i]。
parent);
lchild:
%d\t"
Hfm.HT[i].lchild);
printf(”rchild:
rchild);
printf(”Code:
puts(Hfm。
HC[i]);
/*-----—-—--—-——————-—————-—-----——---主函数--——-—-—-—-——-—-—-—-—--—---—-—-——--—-*/
voidmain()
{
HuffmanHfm;
chark;
while
(1)
〒〒〒〒〒欢迎进入哈夫曼编/译码系统:
〒〒〒〒〒\n"
★★★★★★★welcome★★★★★★★\n”);
\t*【1】录入数据*\n”);
printf(”\t*【2】翻译短文*\n"
printf(”\t*【3】反译编码*\n"
printf(”\t*【4】打印文件编码*\n”);
printf(”\t*【5】打印哈夫曼树*\n”);
\t*【0】退出系统*\n”);
请输入你的选择:
%c"
&
k);
system("
cls”);
switch(k)
{case'
1’:
Hfm=InitHuffman(Hfm);
getchar();
break;
case’2'
:
Encoding(Hfm);
getchar();
case’3’:
Decoding(Hfm);
break;
case'
4'
Print1(Hfm);
5’:
Print2(Hfm);
0’:
exit(0);
default:
printf(”无效选项!
请重新输入\n”);
4系统演示
4.1主界面
4.2数据录入
4。
3翻译短文
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