课程设计哈夫曼编码.docx
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课程设计哈夫曼编码.docx
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课程设计哈夫曼编码
《数据结构》
课程设计报告
设计题目哈夫曼(Huffman)编译码器
学院名称信息工程学院
专业班级13计本1
姓名hhh
学号1312219999
目录
一、实验题目-哈夫曼(Huffman)编/译码器------------------------------
二、问题描述-----------------------------------------------
三、设计目标-----------------------------------------------
四、需求分析-----------------------------------------------
五、概要设计-----------------------------------------------
1---系统结构图--------------------------------------
2--各个模块功能的详细描述-------------------------------
6、详细设计-----------------------------------------------
1——详细代码--------------------------------------
a)头文件代码--------------------------------------
b)主函数代码--------------------------------------
2——系统流程图--------------------------------------
七、测试分析-----------------------------------------------
八、使用说明-----------------------------------------------
1、白盒-----------------------------------------------
2、黑盒-----------------------------------------------
九、课程设计总结----------------------------------------------
一、实验题目
哈夫曼(Huffman)编/译码器
二、问题描述
利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道利用率,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写一个哈夫曼码的编/译码系统。
三、设计目标
设计一个程序,该程序可以实现哈夫曼的编码及译码过程。
四、需求分析
一个完整的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(见下表),建立哈夫曼树,并将它存于文件hfmTree.txt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.txt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:
打印代码文件(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:
打印哈夫曼树(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)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
5、概要设计
1、系统结构功能图
2各个模块功能的详细描述
intreaData(mytyped[])//载入数据
intreaHFData(HuffMd[])//从hfmTree.txt文件读取数据
intprintData(mytyped[])//数据显示字符频度
intprintHFData(HuffMd[])//显示哈夫曼树字符编码
intsort(mytyped[])//对数据频度大小排序建哈夫曼树时调用
intsortHMC(HuffMd[])//对哈夫曼树字符排序译码文件时调用
intsort1(bitree*temp[N],intn)//对新的数据重新频度大小排序建树时调用
bitree*createbt(mytyped[])//建哈夫曼树
bitree*destroybt(bitree*head)//销毁哈夫曼树,释放空间递归调用
voidHuffManCoding(bitree*BT,intlen,FILE*fp)//哈夫曼树编码利用static函数并写入文件
intprintHuffManfile()//输出哈夫曼树字符频度编码
intEncoding(HuffMd[])//编码
intDecoding(HuffMd[])//编码
voidPrintCodeFile()
voidPreOrderPrint(bitree*HT)
6、详细设计
1详细代码
a)头文件
#include"stdio.h"
#include"string.h"
#defineN30
typedefstructhm{
charch;
charcode[20];
}HuffM;
typedefstructs{
charch;
intfrq;
}mytype;
typedefstructbt{
structbt*lchild;
mytypedt;
structbt*rchild;
}bitree;
intg_flag=0;
intEncoding(HuffMd[]);
intPreOrderPrint(bitree*HT);
voidPrintCodeFile();
intDecoding(HuffMd[]);
b)主函数
#include"myhead.h"
intreaData(mytyped[])//载入数据
{
FILE*fp;
inti=0;
fp=fopen("data.txt","r");
if(NULL==fp)
{
return-1;
}
while(!
feof(fp))
{
fscanf(fp,"%c",&(d[i].ch));
fscanf(fp,"%d",&(d[i].frq));
fseek(fp,2,SEEK_CUR);
i++;
if(i==N-2)
break;
}
g_flag=1;
fclose(fp);
return0;
}
intreaHFData(HuffMd[])//从hfmTree.txt文件读取数据
{
FILE*fp;
inti=0,td;
charc,data[20];
fp=fopen("hfmTree.txt","r");
if(NULL==fp)
{
printf("打开哈夫曼编码数据文件出错。
\n");
return-1;
}
while
(1)
{
fscanf(fp,"%c%d%s",&c,&td,data);
if(feof(fp))
break;
//printf("%c\t%d\t%s\n",c,td,data);
d[i].ch=c;
strcpy(d[i].code,data);
i++;
fseek(fp,2,SEEK_CUR);=
}
g_flag=1;
fclose(fp);
return0;
}
intprintData(mytyped[])//数据显示字符频度
{
inti=0;
if(g_flag<1)
{
printf("请先载入数据文件。
\n");
return0;
}
for(;i { printf("%c\t%d\n",d[i].ch,d[i].frq); } return0; } intprintHFData(HuffMd[])//显示哈夫曼树字符编码 { inti=0; if(g_flag<1) { printf("请先载入数据文件。 \n"); return0; } for(;i { printf("%c\t%s\n",d[i].ch,d[i].code); } return0; } intsort(mytyped[])//对数据频度大小排序建哈夫曼树时调用 { inti,j; mytypetemp; if(g_flag<1) { printf("请先载入数据文件。 \n"); return0; } for(i=0;i { for(j=0;j { if(d[j].frq>d[j+1].frq) { temp=d[j]; d[j]=d[j+1]; d[j+1]=temp; } } } } intsortHMC(HuffMd[])//对哈夫曼树字符排序译码文件时调用 { inti,j; HuffMtemp; if(g_flag<1) { printf("请先载入数据文件。 \n"); return0; } for(i=0;i { for(j=0;j { if(d[j].ch>d[j+1].ch) { temp=d[j]; d[j]=d[j+1]; d[j+1]=temp; } } } } intsort1(bitree*temp[N],intn)//对新的数据重新频度大小排序建树时调用 { inti,j; bitree*tmp; for(i=0;i { for(j=0;j { if(temp[N-3-n+j]->dt.frq>temp[N-3-n+j+1]->dt.frq) { tmp=temp[N-3-n+j]; temp[N-3-n+j]=temp[N-3-n+j+1]; temp[N-3-n+j+1]=tmp; } } } } bitree*createbt(mytyped[])//建哈夫曼树 { bitree*head=NULL; bitree*temp[N]={NULL}; inti=0; if(g_flag<1) { printf("请先载入数据文件。 \n"); return0; } sort(d); while(i { temp[i]=(bitree*)malloc(sizeof(bitree)); temp[i]->dt=d[i]; temp[i]->lchild=NULL; temp[i]->rchild=NULL; i++; } i=0; while(i { head=(bitree*)malloc(sizeof(bitree)); head->dt.ch='*'; head->dt.frq=temp[i]->dt.frq+temp[i+1]->dt.frq; head->lchild=temp[i]; head->rchild=temp[i+1]; temp[i+1]=head; temp[i]=NULL; sort1(temp,N-i-4); i++; } g_flag=11; returnhead; } bitree*destroybt(bitree*head)//销毁哈夫曼树,释放空间递归调用 { bitree*temp; if(head==NULL) returnNULL; temp=head; if(head->lchild) head->lchild=destroybt(temp->lchild); if(head->rchild) head->rchild=destroybt(temp->rchild); free(head); head=NULL; returnNULL; } voidHuffManCoding(bitree*BT,intlen,FILE*fp)//哈夫曼树编码利用static函数并写入文件 { staticinta[10]; inti; if(g_flag<11) { printf("请先建立哈夫曼树。 \n"); return0; } if(BT! =NULL){ if(BT->lchild==NULL&&BT->rchild==NULL){ //printf("字符%c的权值为%d的编码: ",BT->dt.ch,BT->dt.frq); fprintf(fp,"%c\t%d\t",BT->dt.ch,BT->dt.frq); for(i=0;i //printf("%d",a[i]); fprintf(fp,"%d",a[i]); fprintf(fp,"\n"); //printf("\n"); } else{ a[len]=0; HuffManCoding(BT->lchild,len+1,fp); a[len]=1; HuffManCoding(BT->rchild,len+1,fp); } } } intmenu() { intn; printf("*****************************\n"); printf("字符集和频度操作: \n"); printf("\t1.载入数据文件。 \n"); printf("\t2.显示数据。 \n"); printf("\t3.排序。 \n"); printf("哈夫曼树操作: \n"); printf("\t4.建立哈夫曼树。 \n"); printf("\t5.写入哈夫曼编码文件。 \n"); printf("\t6.显示哈夫曼编码文件。 \n"); printf("\t7.销毁哈夫曼树。 \n"); printf("哈夫曼编译码操作: \n"); printf("\t8.载入哈夫曼编码。 \n"); printf("\t9.显示哈夫曼编码。 \n"); printf("\t10.编码ToBeTran文件.\n"); printf("\t11.译码CodeFile文件.\n"); printf("\t12.打印CodeFile文件.\n"); printf("\t13.打印哈夫曼树.\n"); printf("\t14.退出\n"); printf("*****************************\n"); printf("请输入选择: "); while (1) { scanf("%d",&n); if(n>0&&n<15) break; printf("输入错误,请重输: "); } system("cls"); returnn; } intprintHuffManfile()//输出哈夫曼树字符频度编码 { FILE*fp; chardata[50],c; intd; fp=fopen("hfmTree.txt","r"); if(NULL==fp) { printf("打开文件哈夫曼编码错误。 \n"); return-1; } while (1) { fscanf(fp,"%c%d%s",&c,&d,data); if(feof(fp)) break; printf("%c\t%d\t%s\n",c,d,data); fseek(fp,2,SEEK_CUR); } fclose(fp); } main() { mytypedata[N]={0}; HuffMhmdata[N]={0}; intflag; intchoose,count; FILE*fp; bitree*bthead=NULL; count=0; g_flag=0;//刚开始时数据为空。 while (1) { choose=menu(); switch(choose) { case1: flag=reaData(data); if(-1==flag) { printf("Opendata.txtfileerror! \n"); return; } break; case2: printData(data); break; case3: sort(data); break; case4: bthead=createbt(data); break; case5: fp=fopen("hfmTree.txt","w+"); if(NULL==fp) { printf("写入哈夫曼编码错误! \n"); return; } HuffManCoding(bthead,0,fp); g_flag=111; fclose(fp); break; case6: printHuffManfile(); break; case7: if(g_flag<11) { printf("请先建立哈夫曼树。 \n"); break; } bthead=destroybt(bthead); g_flag=1; break; case8: flag=reaHFData(hmdata); if(-1==flag) { printf("Opendata.txtfileerror! \n"); return; } sortHMC(hmdata); break; case9: printHFData(hmdata); break; case10: Encoding(hmdata); break; case11: Decoding(hmdata); break; case12: PrintCodeFile(); break; case13: PreOrderPrint(bthead,count); break; case14: destroybt(bthead); return0; break; } } } intEncoding(HuffMd[])//编码 { FILE*fp,*pfc; chardata[256]={0},c; fp=fopen("ToBeTran.txt","r"); pfc=fopen("CodeFile.txt","w+"); if(NULL==fp) { printf("打开文件ToBeTran.txt出错,编码未完成.\n"); return-1; } if(NULL==pfc) { fclose(fp); printf("CodeFile.txt出错,编码未完成.\n"); return-1; } while (1) { fread(&c,1,1,fp); if(c>='a'&&c<='z') c-=32; if(c>='A'&&c<='Z') { //printf("%s",d[c-'A'+1].code); fprintf(pfc,"%s",d[c-'A'+1].code); } elseif(c=='') //printf("%s",d[0].code); fprintf(pfc,"%s",d[0].code); else //printf("%c",c); fprintf(pfc,"%c",c); //printf("%c",c); if(feof(fp)) break; } fclose(fp); fclose(pfc); } intDecoding(HuffMd[])//编码 { FILE*fp,*pfc; chardata[20]={0},c; inti;//,flag fp=fopen("ToBeTran.txt","r"); pfc=fopen("TextFile.txt","w+"); if(NULL==fp) { printf("打开文件ToBeTran.txt出错,译码未完成.\n"); return-1; } if(NULL==pfc) { fclose(fp); printf("TextFile.txt出错,译码未完成.\n"); return-1; } while (1) { fread(&c,1,1,fp); if(c=='1'||c=='0') { //return1; for(i=0;i<27;i++) { data[i]=c; while(strcmp(d[i].code,data)==0) fprintf(pfc,"%c",d[i].ch); } } else
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