数据结构课程设计 哈夫曼编译器.docx

PAGE \* MERGEFORMAT 1 PAGE \* MERGEFORMAT 1 中南大学 数据结构课程设计报告 题 目 哈夫曼编译器 学生姓名 指导教师 学 院 信息科学与工程学院 专业班级 计科1302 目录 实验要求……………………………………………3 问题描述……………………………………………3 问题解决方法………………………………………3 程序模块功能及流程图……………………………4 调试与测试…………………………………………8 测试结果……………………………………………9 心得体会……………………………………………11 源代码………………………………………………12 一．实验要求 (1)从键盘读入字符集大小n , 以及n个字符和权值，建立哈夫曼树。 (2)利用已建好的哈夫曼树对文件正文进行编码，将结果存入相关文件中。 (3)利用已建好的哈夫曼树将编码文件中的代码进行译码，结果存入文件中。 (4)输出代码文件，以紧凑格式显示。 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。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。对于双向传输信息的信道，每端都需要一个完整的编译码系统。为这样的信息收发站编写哈夫曼编译系统。 哈夫曼树又称最优二叉树，构造的规则即给定n个权值不同的叶子节点，构造一棵二叉树，使二叉树的带权路径长度达到最小。具体做法即要使权值较大的结点离根节点较近，权值较小的结点离根节点较远。 三．问题解决方法 建立哈夫曼树时要进行多次选择，每次选择出权值最小和次小的两个节点,将两结点权值相加，作为新生成父节点的权值。并分别将其作为左、右孩子。再将父节点加入需选择的结点序列中，继续选择，直到将所有节点都选完为止，构成一颗哈夫曼树。每种字符对应一个节点，将每种字符的出现次数作为对应节点权值。 在编码过程中，较科学的方法是统计文章中每种字符出现的频率，并以其作为对应节点的权值，使出现频率较高的节点离根结点较近，从而使出现频率越高的字符所得的编码位数越少，这样做得到的编码结果是最简练的，也更有利于译码。 编码需从叶节点向上回溯，若叶节点为其父结点的左孩子，则编码为0，若为右孩子，则编码为1。然后将父节点作为下一轮循环的子节点，继续重复上述步骤，直至到达根节点为止，即得到初始叶节点对应的编码。 译码是编码的逆过程，所以译码只需读入编码位串，从根结点开始，若读到0，则走向左孩子，读到1，则走向右孩子。并将对应的子节点作为下一轮循环的叶节点，重复上述步骤，直至到达最终叶节点，该叶节点即为编码对应的节点。 四．程序模块功能及流程图 主要程序模块及功能 建立哈夫曼树 数据结构： tree[]为定义在Huffmantree类上的数组对象。 n为节点个数，即字符种类数。 m为建好的哈夫曼树的总节点数，在哈夫曼树中，m=2*n-1。 Smal、small2分别存放每轮循环中权值最小和次小的节点的权值。 p1,p2分别记住每次合并时权值最小和次小的两个根结点的下标。 对应代码段： for(i=0;im;i++){ tree[i]=new Huffmantree(); } float small1,small2; //建立哈夫曼树 for(i=0;in;i++) //初始化叶节点，使每个叶结点都为独立的根节点 { tree[i].parent=0; tree[i].lchild=-1; tree[i].rchild=-1; tree[i].weight=0; } for(i=0;in;i++) //将每种字符及其出现次数赋给叶节点，使每个