实验报告实习三 二叉树应用

实习三二叉树应用

哈夫曼编/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，这要求在发送端通过一个编码系统对待传输预先编码，在接收端将传来的数据进行译码。对于双工通道，每端都需要一个完整的编/译码系统。

[基本要求]

试为这样的信息收发站写一个哈夫曼码的编/译码系统。

[实现提示]

构造哈夫曼树的算法实现：

假设哈夫曼树采用双亲孩子表示法存储，并增加权值域，构造哈夫曼树的叶子结点（树木的权）有N个，合并次数为N—1次，则森林中总共有2N—1棵树，（包含合并后删除的）。存储结构描述为：

const int n=maxn //maxn表示叶子数目

const int m=2*n-1 //m为森林中树的棵数

class tree

{

float weight; //权值

int parent; //双亲

int lch, rch; //左，右孩子

}

tree hftree[m+1]; //规定从第一个元素hftree[1]开始使用数组元素，故定义长

度为m+1而不为m

结构类型：

typedef struct

{

char data;

int weight;

int parent;

int lchild;

int rchild;

}huffnode;

typedef struct

{

char cd[MAX];

int start;

}huffcode;

主程序

int main()

{

初始化：输入字符代码以及权值。

编制哈夫曼码：根据权值建立二叉树, 输出相应的根节点到叶结点的路径,便是哈夫曼编码。编码：输入字符,输出哈夫曼码。

译码：输入哈夫曼,输出字符代码。

退出：结束进程,退出程序。

return 0;

}

程序：

#include

#include

typedef struct

{ int weight;

int parent,lchild,rchild;

char s;

}HTNode,*HuffmanTree;

typedef char **HuffmanCode;

void Select(HuffmanTree HT,int len,int &s1,int &s2)

{ int i,j,x,y;

for(j=1;j<=len;++j)

{ if(HT[j].parent==0)

{ x=j;

break;

}

}

for(i=j+1;i<=len;++i)

{ if(HT[i].weight

{ x=i;

}

}

for(j=1;j<=len;++j)

{if(HT[j].parent==0&&x!=j)

{ y=j;

break;}

}

for(i=j+1;i<=len;++i)

{ if(HT[i].weight

}

}

if(x>y)

{ s1=y;

s2=x;

}

else

{s1=x;

s2=y;

}

}

void CreatHuffmanTree(HuffmanTree &HT,int n)

{ int m,s1,s2,i;

if(n<=1) return;

m=2*n-1;

HT=new HTNode[m+1];

for(i=1;i<=m;++i)

{ HT[i].parent=0;

HT[i].lchild=0;

HT[i].rchild=0;

}

cout<<"请输入叶子结点和权值:"<

for(i=1;i<=n;++i)

{

cin>>HT[i].s;

cin>>HT[i].weight;

}

for(i=n+1;i<=m;++i)

{

Select(HT,i-1,s1,s2);

HT[s1].parent=i;

HT[s2].parent=i;

HT[i].lchild=s1;

HT[i].rchild=s2 ;

HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;

}

}

void CreatHuffmanCode(HuffmanTree HT,HuffmanCode &HC,int n) {

int i,start,c,f;

HC=new char*[n+1];

char *cd=new char[n];

cd[n-1]='\0';

for(i=1;i<=n;++i)

{ start=n-1;

c=i;

f=HT[i].parent;

while(f!=0)

{

--start;

if(HT[f].lchild==c)

cd[start]='0';

else

cd[start]='1';

c=f;

f=HT[f].parent;

}

HC[i]=new char[n-start];

strcpy(HC[i], &cd[start]);

}

delete cd;

}

void transport(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC,int n)

{ char str[300];

cout<<"请输入要编码的字符串：";

for(int i=0;i<300;i++)

str[i]='\0';

cin>>str;

cout<<"字符串编码结果：";

for( i=0;i

{ for(int j=1;j<=n;j++)

{if (str[i]==HT[j].s)

{ cout<

}

}

}

cout<

}

void show(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC,int n)

{for(int i=1;i<=n;i++)

cout<

cout<

}

void translation(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC,int n)

{ char temp[300];

int i,j,k=0;

j=2*n-1;

cout<<"请输入代码："<

cin>>temp;

cout<<"译码结果为:"<

for(i=0;temp[i]!='\0';i++)

{ if(temp[i]=='0')

j=HT[j].lchild;

else

j=HT[j].rchild;

if(HT[j].lchild==0&&HT[j].rchild==0)

{ cout<

j=2*n-1;

}

}

cout<

}

void main()

{ HuffmanTree HT;

HuffmanCode HC;

int n;

cout<<"请输入叶子结点的个数：\n";

cin>>n;

CreatHuffmanTree(HT,n);

CreatHuffmanCode(HT,HC,n);

show(HT,HC,n);

transport(HT,HC,n);

translation(HT,HC,n);

}

实验总结

在通信中，可以采用0,1的不同排列来表示不同的字符，称为二进制编码。而哈夫曼树在数据中的应用，是数据库的最小冗余编码问题，字是数据压缩学的基础。求传送电文的最短长度问题可转化为求由集中的所有字符作为叶子结点为，由字符的出现频率作为其权值所产生的哈夫曼权的问题。通过这次的实验我对软件设计有了一定的了解，同时感觉到自己还有很多的不足之处，特别是实际动手能力还有待于提高。在以后的学习中，要勤于思考，多动脑，多动手，这样才能不断提高。