数据结构课程设计报告 哈夫曼编码译码器

数据结构课程设计报告

哈

夫

曼

编

码

译

码

器

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题目：哈夫曼编码译码器

【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传输数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码。对于双工信道，每端都需要一个完整的编码译码系统。试为这样的通信端编写一个哈夫曼编码译码系统。

【基本功能】

一个完整的系统应具有以下功能：

初始化：输入一串字符（正文），计算不同字符（包括空格）的数目一级每种字符出现的频率（以该种字符出现的次数作为其出现频率），根据权值建立哈夫曼树，输出每一

种字符的哈夫曼编码。

编码：利用求出的哈夫曼编码，对该正文（字符串）进行编码，并输出。

译码：对于得到的一串哈夫曼编码，利用已求得的哈夫曼编码进行译码，将译出的正文输出。【运行流程】

源程序：

//haffman.h

#include

struct HaffNode //哈夫曼的结点结构

{

int weight;

char value;

int flag;

int parent;

int leftchild;

int rightchild;

};

struct Code //存放哈夫曼编码的数据元素结构

{

char bit[MAXN];

char value;

int start;

int weight;

};

void Haffman(int weight[],int n,HaffNode hafftree[],char str2[])//构造哈夫曼树{

int j,m1,m2,x1,x2; //m1,m2是左右孩子的weight.x1,x2是左右孩子的仿真指针

for(int i=0;i<2*n-1;i++) //哈弗曼树的初始化，也就是将所有节点列出来，一边下面将他们一个一个构建入哈夫曼数中

{

if(i

{

hafftree[i].weight=weight[i];

hafftree[i].value=str2[i];

}

else hafftree[i].weight=0;

hafftree[i].flag=0;

hafftree[i].parent=0;

hafftree[i].leftchild=-1;

hafftree[i].rightchild=-1;

}

for(i=0;i

{

m1=m2=MaxValue;

x1=x2=0;

for(j=0;j

{

if(hafftree[j].weight

{

m2=m1; //使得m1得到的比m2小

x2=x1;

m1=hafftree[j].weight;

x1=j;

}

else if(hafftree[j].weight

{

m2=hafftree[j].weight;

x2=j;

}

}

hafftree[x1].parent=n+i;

hafftree[x2].parent=n+i;

hafftree[x1].flag=1;

hafftree[x2].flag=1;

hafftree[n+i].weight=hafftree[x1].weight+hafftree[x2].weight;

hafftree[n+i].leftchild=x1;

hafftree[n+i].rightchild=x2;

}

}

void bianma(HaffNode hafftree[],int n,Code haffCode[],char str1[]) //编码功能{

Code *cd=new Code;

int child,parent;

for(int r=0;r

{

cd->start=n-1;

cd->weight=hafftree[r].weight;

cd->value=str1[r];

child=r;

parent=hafftree[child].parent;

while(parent!=0)

{

if(hafftree[parent].leftchild==child)

cd->bit[cd->start]='0'; //左孩子结点为0

else

cd->bit[cd->start]='1'; //右孩子结点为1

cd->start--;

child=parent;

parent=hafftree[child].parent;

}

for(int j=cd->start+1;j

haffCode[r].bit[j]=cd->bit[j];

haffCode[r].start=cd->start;

haffCode[r].weight=cd->weight;

haffCode[r].value=cd->value;

}

}

void yima(HaffNode hafftree[],int n,string Enstr) //译码功能

{

int root=2*n-2;

for(int i=0;i

{

if(Enstr[i]=='0'&&hafftree[root].leftchild!=-1)

root=hafftree[root].leftchild;

else if(Enstr[i]=='1'&&hafftree[root].rightchild!=-1)

root=hafftree[root].rightchild;

if(hafftree[root].leftchild==-1&&hafftree[root].rightchild==-1)

{

cout<

root=2*n-2;

}

}

cout<

}

//haf.cpp

#include

#include

#include

const int MaxValue=100;

const int MAXN=100;

const int maxbit=100;

using namespace std;

#include"haffman.h"

void main()

{

int j=0;

string str,enstr="";

char temp[26]; //存放不同的字符

int weight[26]; //存放不同字符的权值

cout<<"请输入要编译的字符串:";

getline(cin,str);

cout<<"这个字符串的长度为:"<

int m=str.length();

int *flag=new int[m];

for(int t=0;t

{

if(flag[t]==0)//取出不同字符

{

temp[j]=str[t];

weight[j]=1;

for(int k=t+1;k

if(temp[j]==str[k]&&flag[k]==0)

{

flag[k]=1;

weight[j]++;

}

}

j++;

}

}

cout<<"在这串字符串中存在的字符种类是"<

Code *myhaffcode=new Code[j];

Haffman(weight,j,myhafftree,temp);

bianma(myhafftree,j,myhaffcode,temp);

for(t=0;t

{

for(int k=0;k

{

if(myhaffcode[k].value==str[t])

{

for(int s=myhaffcode[k].start+1;s

{

enstr=enstr+myhaffcode[k].bit[s];

}

}

}

}

for(t=0;t

{cout<

for(int k=0;k

{

if(myhaffcode[k].value==temp[t])

{

for(int s=myhaffcode[k].start+1;s

{

cout<

}

}

}

cout<

}

cout<<"\n此字符串的编码为:"<

cout<

cout<<"\n译码结果为:"<

yima(myhafftree,j,enstr);

cout<

}

测试数据运行结果：