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1、实验五 哈夫曼编/译码器学院: 工学院 系: 计算机系 专业: 计算机科学与技术 年级: 2009姓名: 学号: 完成实验时间: 2011-5-19一 需求分析1.问题描述用huffman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输数据预先编码，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。是为着这样的信息收发站写一个huffman编/译码系统。2.基本要求该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
2、个字符和n个权值，建立哈夫曼树，并将它存进文件hfmTree中。（2） E：编码（Encoding）。利用建好的哈夫曼树（如不在内存中，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)。(利用已经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
3、的哈夫曼树以直观的方式（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TreePrin中。3.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 PROMGRAM IS MY FAVORITE”。字符ABCDEFGHIJKLM频度1866413223210321154757153220字符NOPQRSTUVWXYZ频度5763151485180
4、238181161二概要设计本程序的数据类型定义为typedef struct unsigned int weight; unsigned int parent,lchild,rchild; HTNode,*HuffmanTree;typedef char* HuffmanCode;所实现的功能函数如下void initHuffmanTree();/选择初始化哈夫曼树的方式int openfileInit();/通过打开的data.txt文件初始化哈夫曼树 该文件是为了测试数据2 包涵26个字符int inputInit();/通过手动输入字符初始化哈夫曼树int HuffmanCoding(
5、int *w); /初始化哈夫曼数，按照哈夫曼规则建立二叉树。此函数块调用了Select（）函数。void Select(int j,int &s1,int &s2); /选择parent为0，且weight最小的两个节点 序号为s1，s2void encoding();/选择哈夫曼编码方式void openfileEnco();/通过打开文件encode.txt的方式进行编码void inputEnco();/通过手动输入的方式进行编码void decode();/选择译码方式void openfileDeco();/通过打开文件CodeFile.txt的方式进行译码void inputDe
6、co();/通过手动输入的方式进行译码void dispHT( HuffmanTree nodeRoot, int level ); /以缩进方式输出哈夫曼树直观图主函数主函数主要设计的是一个分支语句，让用户挑选所实现的功能。如图所示：initHuffmanTree();初始化哈夫曼树HuffmanCoding()构造哈夫曼树编码调用Encoding()译码调用Decode（）dispHT()打印哈夫曼树Select（）供HuffmanCoding()调用三详细设计#include#include#includeusing namespace std;ofstream outstuf;type
7、def struct unsigned int weight; unsigned int parent,lchild,rchild; HTNode,*HuffmanTree;typedef char* HuffmanCode; HuffmanTree HT=NULL;int n=0;HuffmanCode HC=NULL;char *ch=NULL;void initHuffmanTree();int openfileInit();int inputInit();int HuffmanCoding(int *w);void Select(int j,int &s1,int &s2);void
8、encoding();void openfileEnco();void inputEnco();void decode();void openfileDeco();void inputDeco();void dispHT( HuffmanTree nodeRoot, int level );void initHuffmanTree() /选择初始化哈夫曼树 int sel=0; for(;) coutt*endl; coutt* 字符集及权值来源ttttt*endl; coutt*t1.使用权值文件data.txt进行编码ttt*endl; coutt*t2.自行输入字符集及权值tttt*en
9、dl; coutt*t3.返回上层ttttt*endl; coutt*endl; cout请输入您的选择endlsel; if(sel=3) break; switch(sel) case 1:openfileInit();break; case 2:inputInit();break; default:cout对不起，您输入的数据有误！请重新输入。endl; ; int openfileInit() /通过打开的data.txt文件初始化哈夫曼树 该文件是为了测试数据2 包涵26个字符 int *w=(int*)malloc(28*sizeof(int); ch=(char*)malloc(
10、28*sizeof(char); n=27; ifstream infile(data.txt,ios:in); if(!infile) cerropen error!endl; exit(1); cout 权值文件中的信息（#代表空格）endlchi; infilewi; coutendl; infile.close(); cout 字符:; for(i=1;i10;i+) coutchit; cout 权值:; for(i=1;i10;i+) coutwit; cout 字符:; for(i=10;i19;i+) coutchit; cout 权值:; for(i=10;i19;i+) c
11、outwit; cout 字符:; for(i=19;i28;i+) coutchit; cout 权值:; for(i=19;i28;i+) coutwit; coutendl; n=27; HuffmanCoding(w); cout 各字符编码如下：endl; for(i=1;i=27;i+) cout chit; coutHCiendl; ; outstuf.open(code.txt,ios:out); for(i=1;i=27;i+) outstufchi;outstufHCi; /将各个字符的编码写入文件code.txtoutstuf.close(); return 0; int
12、 inputInit() /通过手动输入字符初始化哈夫曼树 coutn; int *w=(int *)malloc(n+1)*sizeof(int); if(!w) coutERROR;return 0; ch=(char *)malloc(n+1)*sizeof(char); if(!ch) coutERROR;return 0; cout 请输入各字符t; for(int i=1;ichi; cout 请输入各权值t; for(i=1;iwi; /outstuf.close(); outstuf.open(hfmTree.txt,ios:out); for(i=1;i=n;i+)outst
13、ufchi; outstufwi; /将各个字符的权值写入文件hfmTree.txt coutendl; HuffmanCoding(w); cout 各字符编码如下：; for(i=1;i=n;i+) cout chit; coutHCi; ; outstuf.close(); outstuf.open(code.txt,ios:out); for(i=1;i=n;i+)outstufchi; outstufHCi;/将各个字符的编码写入文件code.txt coutendl;outstuf.close(); return 0;int HuffmanCoding(int *w) /哈夫曼编码
14、 if(n=1) return 1; int m=2*n-1; HT=(HuffmanTree)malloc(m+1)*sizeof(HTNode); if(!HT) coutERROR;return 0; for(int i=1; i=n; +i) HTi.weight=wi; HTi.parent=HTi.lchild=HTi.rchild=0; for(;i=m; +i) HTi.weight=HTi.parent=HTi.lchild=HTi.rchild=0; int s1=0; int s2=0; for(i=n+1;i=m; +i) Select(i-1, s1, s2); HT
15、s1.parent=i; HTs2.parent=i; HTi.lchild=s1; HTi.rchild=s2; HTi.weight=HTs1.weight+ HTs2.weight; HC=(HuffmanCode)malloc(n+1)*sizeof(char*); char *cd=(char*) malloc(n*sizeof(char); if(!cd) coutERROR;return 0; cdn-1=0; int start; for(i=1;i=n;+i) start=n-1; for(int c=i,unsigned int f=HTi.parent;f!=0;c=f,
16、f=HTf.parent) if(HTf.lchild=c) cd-start=0; else cd-start=1; HCi=(char*)malloc(n-start)*sizeof(char); strcpy(HCi,&cdstart); free(cd); return 0;void Select(int j,int &s1,int &s2) /选择parent为0，且weight最小的两个节点 序号为s1，s2 for(int h=1;h=j;h+) if(HTh.parent=0) s1=h;break; h+; for(;hHTs2.weight) m=s1;s1=s2;s2=m
17、; h+; for(;hHTh.weight&HTh.parent=0) s1=h; for(m=1;mHTm.weight&m!=s1&HTm.parent=0) s2=m;void encoding() /选择哈夫曼编码方式 int sel=0; for(;) if(!HT) cout对不起，哈夫曼树不存在！请先建立哈夫曼树。endl; break; coutt*endl; coutt* 要编码的文件来源ttttt*endl; coutt*t1.使用已有文件encode.txt进行编码tt*endl; coutt*t2.自行输入文件进行编码tttt*endl; coutt*t3.返回上层t
18、tttt*endl; coutt*endl; cout请输入您的选择endlsel; if(sel=3) break; switch(sel) case 1:openfileEnco();break; case 2:inputEnco();break; default:cout对不起，您输入的数据有误！请重新输入。endl; void openfileEnco() /通过打开文件encode.txt的方式进行编码 cout encode.txt文件内容如下（#代表空格）：endl; ifstream infile(encode.txt,ios:in); if(!infile) cerropen
19、 error!filei; coutfilei; coutfilei; infile.close(); coutendl; int m=i; cout 编码结果是：endl; /outstuf.close(); outstuf.open(CodeFile.txt,ios:out); for(i=1;im-1;i+) for(int j=1;j=n;j+)if(filei=chj) coutHCj; outstufHCj;break;/将编码结果写入 CodeFile.txt if(j=(n+1) coutendl此处编码出现错误，含有不可编码的字符！endl; break; coutendl;
20、 outstuf.close();void inputEnco() /通过手动输入的方式进行编码 cout 请输入您要编码的文章（以$作为文章结尾）endl; char *file=(char *)malloc(200*sizeof(char); for(int i=1;ifilei; if(filei=$) break; if(i=200) file=(char *)realloc(file,(200+80)*sizeof(char); for(;ifilei; if(filei=$) break; int m=i; cout 编码结果是：endl; /outstuf.close(); ou
21、tstuf.open(CodeFile.txt,ios:out); for(i=1;im;i+) for(int j=1;j=n;j+)if(filei=chj) coutHCj;outstufHCj; break;/将编码结果写入 CodeFile.txt if(j=(n+1) coutendl此处编码出现错误，含有不可编码的字符！endl; break; coutendl; outstuf.close(); void decode() /选择译码方式 int sel=0; for(;) if(!HT) cout对不起，哈夫曼树不存在！请先建立哈夫曼树。endl; break; coutt*
22、endl; coutt* 要译码的文件来源ttttt*endl; coutt*t1.使用已有文件CodeFile.txt进行译码tt*endl; coutt*t2.自行输入文件进行译码tttt*endl; coutt*t3.返回上层ttttt*endl; coutt*endl; cout请输入您的选择endlsel; if(sel=3) break; switch(sel) case 1:openfileDeco();break; case 2:inputDeco();break; default:cout对不起，您输入的数据有误！请重新输入。endl; void inputDeco() /通
23、过手动输入的方式进行译码 int m=2*n-1; char *password=(char *)malloc(200*sizeof(char); cout 请输入要译码的文件(以$结束）endl; for(int i=1;ipasswordi; if(i=200) password=(char *)realloc(password,(200+80)*sizeof(char); for(;ipasswordi; cout译码结果为（#代表空格）endl; /outstuf.close(); outstuf.open(TextFile.txt,ios:out); for(i=1;password
24、i!=$;) char record20; for(int j=0,q=i;passwordq!=$;j+,q+) if(passwordq=0) recordj=0;m=HTm.lchild; else recordj=1;m=HTm.rchild; if(HTm.rchild=0) recordj+1=0;break; if(HTm.rchild!=0) coutendl译码在此处出现错误！此处不可译码！endl; break; for(int p=1;p=n;p+) if(!strcmp(record,HCp) outstufchp; coutchp;break; i=i+strlen(
25、record); m=2*n-1; coutendl; outstuf.close();void openfileDeco() /通过打开文件CodeFile.txt的方式进行译码 int m=2*n-1; cout CodeFile.txt文件内容如下：endl; ifstream infile(CodeFile.txt,ios:in); if(!infile) cerropen error!passwordi; coutpasswordi; coutpasswordi; infile.close(); password+i=$; coutendl; cout译码结果为（#代表空格）endl
26、; /outstuf.close(); outstuf.open(TextFile.txt,ios:out); for(i=1;passwordi!=$;) char record20; for(int j=0,q=i;passwordq!=$;j+,q+) if(passwordq=0) recordj=0;m=HTm.lchild; else recordj=1;m=HTm.rchild; if(HTm.rchild=0) recordj+1=0;break; if(HTm.rchild!=0) coutendl译码在此处出现错误！此处不可译码！endl; break; for(int p
27、=1;p=n;p+) if(!strcmp(record,HCp) outstufchp;coutchp;break; i=i+strlen(record); m=2*n-1; coutrchild) dispHT(HT+nodeRoot-rchild,level+1); for(int i=0;ilevel;i+) if(ilevel-1)cout ;outstuf ;else cout-;outstuf-; coutweightendl; outstufweightlchild!=0 ) dispHT(HT+nodeRoot-lchild,level+1); int main() int sel=0; cout欢迎使用哈夫曼编码/译码器-endl; for(;) coutt*endl; coutt*t1.构建哈夫曼树ttttt*endl; coutt*t2.输出哈夫曼树ttttt*endl; coutt*t3.编码tttttt*endl; coutt*t4.译码tttttt*endl; coutt*t5.退出tttttt*endl; coutt*endl; cout请输入您的选择(1-5)endl
