数据结构 哈夫曼编码与译码.doc
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《数 据 结 构》
课程设计说明书
题 目 哈夫曼编码与译码 学 号 姓 名 指导教师 日 期 2014.01.02
1. 掌握数据结构与算法的设计方法,具备初步的独立分析和设计能力2. 初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能3. 提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力4. 训练用系统的观点和软件开发一般规范进行软件开发,培养软件工作者所应具备的科学的工作方法和作风每个学生在教师提供的课程设计题目中任意选择一题,独立完成,题目选定后不可更换。各字符的频率值出其中给字符编码,并针对一段文本(定义在上)进行编码和译码,实现一个编码/译码系统编码1. 分析课程设计题目的要求2. 写出详细设计说明3. 编写程序代码,调试程序使其能正确运行4. 设计完成的软件要便于操作和使用. 设计完成后提交课程设计报告资料查阅与讨论1. 根据平时上机考勤、表现和进度,教师将每天点名和检查2. 根据课程设计完成情况,必须有可运行的软件。3. 根据课程设计报告的质量,如有雷同,则所有雷同的所有人均判为不及格。数据结构:用面向对象方法与C++语言描述?清华大学出版社 2007
目录
第一章 需求分析 4
第二章 总体设计 5
第三章 抽象数据类型定义 6
3.1 LinkList抽象数据类型的设计 6
3.2 HuffmanTree抽象数据的设计 6
第五章 测试 8
第六章 总结 9
附录:程序代码 10
第一章 需求分析
哈夫曼编码是一种编码方式,以哈夫曼树—即最优二叉树,带权路径长度最小的二叉树,经常应用于数据压缩。哈弗曼编码使用一张特殊的编码表将源字符(例如某文件中的一个符号)进行编码。这张编码表的特殊之处在于,它是根据每一个源字符出现的估算概率而建立起来的(出现概率高的字符使用较短的编码,反之出现概率低的则使用较长的编码,这便使编码之后的字符串的平均期望长度降低,从而达到无损压缩数据的目的)。赫夫曼编码的应用很广泛,利用赫夫曼树求得的用于通信的二进制编码称为赫夫曼编码。树中从根到每个叶子都有一条路径,对路径上的各分支约定:指向左子树的分支表示“0”码,指向右子树的分支表示“1”码,取每条路径上的“0”或“1”的序列作为和各个叶子对应的字符的编码,这就是赫夫曼编码。哈弗曼译码输入字符串可以把它编译成二进制代码,输入二进制代码时可以编译成字符串。
第二章 总体设计
输入一个字符串用结构体链表存储字符串中出现的不同字符及其出现的次数。
定义赫夫曼数的结点结构体,把不同的字符及其在字符串中出现的次数作为叶子结点的元素及其权值,统计叶子结点的个数n,开辟可以存储2*n个结点的顺序表,来赫夫曼树的各个结点,然后按照一定的规则构造赫夫曼树。
开辟一个可以存储叶子结点元素及指向存储其赫夫曼编码链表的指针的顺序表,然后从叶子结点开始向上访问,是左孩子的把“0”接进链表是右孩子的把“1”接进链表,直到根结点,然后把叶子结点的元素及存储其赫夫曼链表的头指针读入顺序表,直到把所有的叶子结点的元素及指向存储其赫夫曼编码链表的头指针读入顺序表,这样得到的赫夫曼编码是倒序的。
从存储其叶子结点及指向存储其赫夫曼编码链表头指针的顺序表表头开始顺序访问各元素,在输出其赫夫曼编码之前,把链表中的编码顺序读入到等长的栈中,然后编码出栈就会得到顺序的赫夫曼编码,直到把所有的叶子结点都访问到。
用一个字符型的指针指向字符串的第一个字符,从存储叶子结点元素及指向存储其赫夫曼编码链表的头指针的顺序表表头开始访问顺序表中的各元素,直到找到叶子结点的元素和当前字符相等就结束访输出赫夫曼编码,直到输出字符串的最后一个字符的赫夫曼编码,这样就得到输入字符串的赫夫曼编码。
第三章 抽象数据类型定义
3.1 LinkList抽象数据类型的设计
ADT LinkList{
数据对象:D = { ai | ai∈ElemSet,i = 1,2,…,n,n≥0 }
数据关系:R1={ ai-1,ai | ai-1,ai∈D,i = 2,…,n }
基本操作:
ListEmpty( L )
初始条件:线性表L已存在。
操作结果:若L表为空表,则返回TRUE,否则返回FALSE。
ListLength( L )
初始条件:线性表L已存在。
操作结果:返回L中数据元素个数。
GetElem( L , i , e )
初始条件:线性表L已存在。1≤i≤ListLength( L )。
操作结果:用e返回L中第i个数据元素的值。
ListTraverse( L , visit( ) )
初始条件:线性表L已存在。
操作结果:依次对L的每个数据元素调用函数visit( )
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