哈夫曼编码和译码的设计与实现.docx
- 文档编号:26882330
- 上传时间:2023-06-23
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:129.36KB
哈夫曼编码和译码的设计与实现.docx
《哈夫曼编码和译码的设计与实现.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《哈夫曼编码和译码的设计与实现.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
哈夫曼编码和译码的设计与实现
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。
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)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)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 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 1
3.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
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)
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:
退出系统,程序运行结束。
5.详细设计
创建哈弗曼树
编码
译码
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,需要有一个比较正确的调试方法,更需要我们有耐心
7.用户使用说明
1。
输入字符的个数n
2输入n个字符和n个权值
3选择(1—5)操作可对huffman树进行编码和译码以及huffman树表的打印
4退出系统
8.测试结果
9.附录
#include”stdio.h"
#include"stdlib。
h"
#include"string。
h"
#defineMAX100
structHafNode
{
intweight;
intparent;
charch;
intlchild;
intrchild;
}*myHaffTree;
structCoding
{
charbit[MAX];
charch;
intweight;
}*myHaffCode;
voidHaffman(intn)/*构造哈弗曼树*/
{
inti,j,x1,x2,s1,s2;
for(i=n+1;i<=2*n—1;i++)
{
s1=s2=10000;
x1=x2=0;
for(j=1;j<=i-1;j++)
{
if(myHaffTree[j]。
parent==0&&myHaffTree[j].weight { s2=s1; x2=x1; s1=myHaffTree[j].weight; x1=j; } elseif(myHaffTree[j].parent==0&&myHaffTree[j].weight〈s2) { s2=myHaffTree[j]。 weight; x2=j; } } myHaffTree[x1].parent=i; myHaffTree[x2].parent=i; myHaffTree[i].weight=s1+s2; myHaffTree[i].lchild=x1; myHaffTree[i].rchild=x2; } } voidHaffmanCode(intn) { intstart,c,f,i,j,k; char*cd; cd=(char*)malloc(n*sizeof(char)); myHaffCode=(structCoding*)malloc((n+1)*sizeof(structCoding)); cd[n-1]='\0’; for(i=1;i〈=n;++i) { start=n-1; for(c=i,f=myHaffTree[i]。 parent;f! =0;c=f,f=myHaffTree[f].parent) if(myHaffTree[f].lchild==c)cd[——start]='0'; elsecd[--start]='1’; for(j=start,k=0;j { myHaffCode[i].bit[k]=cd[j]; k++; } myHaffCode[i].ch=myHaffTree[i]。 ch; myHaffCode[i].weight=myHaffTree[i].weight; } free(cd); } voidprint() { printf(”*******************************************************************************\n"); printf(”**********\n"); printf("**********\n"); printf("*****welcometohuffmancodingandcodeprinting*****\n"); printf("**********\n”); printf("**********\n”); printf("*****1。 init2.coding3。 codeprinting4.printthehuffman5.exit*****\n"); printf(”**********\n”); printf("*******************************************************************************\n”); } Init() { inti,n,m; printf(”nowinit\n"); printf(”pleaseinputthenumberofwords: \n”); scanf(”%d”,&n); m=2*n—1; myHaffTree=(structHafNode*)malloc(sizeof(structHafNode)*(m+1)); for(i=1;i<=n;i++) { printf("pleaseinputthewordandtheequal: \n”); scanf(”%s%d",&myHaffTree[i].ch,&myHaffTree[i].weight); myHaffTree[i].parent=0; myHaffTree[i].lchild=0; myHaffTree[i]。 rchild=0; } for(i=n+1;i〈=m;i++) { myHaffTree[i]。 ch='#’; myHaffTree[i]。 lchild=0; myHaffTree[i]。 parent=0; myHaffTree[i]。 rchild=0; myHaffTree[i]。 weight=0; } Haffman(n); HaffmanCode(n); for(i=1;i〈=n;i++) { printf(”%c%d",myHaffCode[i]。 ch,myHaffCode[i].weight); printf("\n"); } printf("initsuccess! \n"); returnn; } voidCaozuo_C(intm)/*对字符进行编码*/ { intn,i,j; charstring[50],*p; printf(”pleaseinputthewords: \n"); scanf("%s”,string); n=strlen(string); for(i=1,p=string;i〈=n;i++,p++) { for(j=1;j〈=m;j++) if(myHaffCode[j].ch==*p) printf(”%s\n",myHaffCode[j].bit); } } voidCaozuo_D(intn) { inti,c; charcode[1000],*p; printf("pleaseinputthecoding: \n”); scanf("%s",code); for(p=code,c=2*n—1;*p! ='\0';p++) { if(*p=='0') { c=myHaffTree[c]。 lchild; if(myHaffTree[c].lchild==0) { printf("%c",myHaffTree[c]。 ch); c=2*n—1; continue; } } elseif(*p==’1’) { c=myHaffTree[c]。 rchild; if(myHaffTree[c]。 lchild==0) { printf(”%c”,myHaffTree[c]。 ch); c=2*n—1; continue; } } } printf(”\n"); } voidCaozuo_T(intn) { inti; printf("wordequalleftchildrightchildprents\n"); for(i=1;i<=2*n—1;i++) printf(”%c%d%d%d%d\n”,myHaffTree[i].ch,myHaffTree[i]。 weight,myHaffTree[i]。 lchild,myHaffTree[i]。 rchild,myHaffTree[i]。 parent); } main() { intn; charchar1; print(); n=Init(); while (1) { printf(”A。 codingB。 codeprintingC.printthehuffmanD.exit\npleaseinputtheprocess: \n"); scanf("%s",&char1); if(char1==’D’) break; switch(char1) {case'A': Caozuo_C(n);break;/*执行编码操作*/ case'B’: Caozuo_D(n);break;/*执行译码操作*/ case’C’: Caozuo_T(n);break;/*打印哈弗曼树*/ } } }
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 哈夫曼 编码 译码 设计 实现