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哈夫曼编码和译码的设计与实现.doc

发布:2017-04-18约6.1千字共13页下载文档
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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(Tree printing)。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:“THIS PROGRAM IS MY FAVORITE”。 字符 空格? A?? B?? C?? D?? E?? F?? G?? H?? I?? J?? K?? L?? M 频度 186?? 64? 13? 22? 32 103? 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) 哈弗曼树编码译码器 编码 译码 退出 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 开始 初始化哈夫曼链表且有2n-1个节点 i=1 In p-weight=count[i] p=p-next for(i=n;i2*n-1;i++) HT1-Parent=HT2-Parent=p p-LChild=HT1 p-RChild=HT2 p-weight=HT1-weight+HT2-weight 结束 编码 开始 将字符存入哈夫曼编码结构体数组的字符单元中 if(q==q-Parent-LChild) HC[i].code[--HC[i].start]=0 HC[i].code[--HC[i].start]=1 p=p-next I=n 时结束 译码 开始 Root指向根节点 P!=root code[i]==0 p=p-LChild p=p-Rchild p-LChild==NULLp-RChild==NULL s[k++]=str[j] p=root 结束 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:
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