数据结构课程设计哈夫曼树设计报告

xxxx大学xx学院

课程设计报告

课程名称：数据结构课程设计课程设计题目：哈夫曼编码译码器姓名：xxx

系：机电与信息工程系专业：计算机科学与技术年级：

学号：

指导教师：

职称：

年月日

xxxx大学xx学院课程设计结果评定

评语：

序号评定标准分值评定结果

1 课程设计报告符合规范，条理清晰，重点突出20％

2 程序实现设计方案，软件可靠性好40％

3 课程设计有自己的收获、体会、感受，等等15％

4 能够按照要求演示课程设计15％

5 有一定的创新性，难易程度10％

合计

成绩：

指导教师签字：任务下达日期：2011年月日

评定日期：

目录

1.设计任务 (1)

2.设计要求 (1)

3.设计方案 (1)

4.设计内容 (1)

4.1程序结构关系图： (2)

5.调试及运行结果 (2)

5.1程序运行结果： (3)

5.2主界面： (3)

5.3编码文件选择界面 (3)

5.4成功读取编码文件内容及编码结果保存 (4)

5.5进行哈夫曼编码 (4)

5.6进行译码操作 (5)

5.7成功读取译码文件及结果保存 (6)

5.8成功保存译码后及编码后的文件 (6)

6.总结 (7)

7.参考文献 (7)

附录一 (8)

哈夫曼编码译码器

1.设计任务

设计一个哈夫曼编码/译码系统，对一个文本文件中的字符进行哈夫曼编码，生成编码文件（压缩文件，后缀名.cod）；反过来，可将一个压缩文件译码还原为一个文本文件(.txt)。

2.设计要求

1.输入一个待压缩的英文文本文件，统计文本文件中各字符的个数作为权

值，生成哈夫曼树；

2.将文本文件利用哈夫曼树进行编码，生成压缩文件（后缀名cod）

3.输入一个待解压的压缩文件名称,并利用相应的哈夫曼树将编码序列译

码；

3.设计方案

1.使用二叉树作为存储哈夫曼树；

2.使用哈希表来存储哈夫曼树的权信息；

3.提供文件打开，保存操作；并实现对文件信息进行哈夫曼编码及译码操

作。

4.设计内容

程序关系图：

4.调试及运行结果

在程序的设计及调试过程中我们遇到了不少问题，诸如宽窄字符类型的转换，但最后都通过诸如课本及网络的帮助得以解决。

程序运行结果：

主界面：

编码文件选择界面：

成功编码读取文件内容及编码结果：

编码结果保存：

按回车键后回到初始界面。

进行译码操作：

打开译码文件及进行译码和译码结果：

保存译码结果：

回车键返回初始界面选择3退出编译。

成功保存译码后及编码后的文件

5.总结

通过这次课题实验，不仅是通过自己动手实践完成课题，并在实践中思考问题解决问题的同时，也是发现自身不足，解决并完善自身知识体系中存在的问题与不足。并且通过对知识的综合运用完成对课程更加深入的了解。并且在此次课程设计中通过发现问题解决问题，不仅完成了预期目标，还发掘出了不少自己在平时学习中没有掌握的发现文件，解决问题的方法与能力。

6.参考文献

[1] 宁正元王秀丽编著. 《算法与数据结构》.北京：清华大学出版社，2006.

[2] 宁正元王秀丽编著. 《算法与数据结构》（题解与课程设计指导）.北京：清华大学出版社，2006.

附录一

完整代码：

#include

#include

#include

#define M 10000 //定义字符串最大长度

#define N 128 //定义叶子节点个数

typedef struct node //定义哈夫曼树节点结构体

{

int weight;

struct node *LChild,*RChild,*Parent; //分别指向该节点的左孩子，右孩子，和双亲节点struct node *next; //指向建立的哈夫曼树的下一个节点

}HFMNode,*HFMTree;

typedef struct //定义哈夫曼编码的结构体

{

char ch; //存储对应的字符

char code[N+1]; //存储对应字符的编码

int start; //存储编码的起始位置

}CodeNode;

int n; //存储真正叶子节点个数

void clearscreen()

{

system("cls");

}

void Open(char s[]) //打开存放字符或编码的文件，将其存入字符串数组中

{

char name[10];

FILE *fp;

int i=0;

printf("请输入您要打开的文件名：");

gets(name); //要打开的文件名

if((fp=fopen(name,"rt"))==NULL)

{

printf("打开失败！\n"); //若打开失败，则直接退出exit(1);

}

s[i++]=fgetc(fp);

while(s[i-1]!=EOF)

s[i++]=fgetc(fp);

s[i]='\0'; //存取字符串结束

fclose(fp);

}

void Save(char s[]) //保存字符或编码到文件中

{

char name[10];

FILE *fp;

printf("请输入您要保存的文件名：");

gets(name);

if((fp=fopen(name,"wt"))==NULL)

{

printf("存储失败！");

exit(1);

}

fputs(s,fp);

printf("\n保存成功，文件名为:%s \n",name);

printf("\n按回车键继续下一操作。");

getchar();

fclose(fp);

}

void SearchStr(char s[],char str[],int count[]) {

//查找字符串中字符的个数和每个字符出现的次数

int i,j,k=0;

for(i=0;i

count[i]=0;

for(i=0;s[i];i++)

{

for(j=0;j

if(str[j]==s[i])

{

count[j]++;

break;

}

if(j==k) //在str[]中无该字符，将其存入最后一个单元

{

str[k]=s[i];

count[k++]++;

}

}

str[k]='\0'; //将字符串结尾置\0

n=k; //将实际的字符个数作为叶子节点个数存入n

}

void SelectMin(HFMTree HT,int k,HFMTree *HT1,HFMTree *HT2)

{

//查找哈夫曼链表中两个权值最小的节点

int i,min;

HFMTree p;

min=32767;

for(i=0,p=HT;inext)

if(p->weightParent==0)

{

min=p->weight;

*HT1=p;

}

min=32767;

for(i=0,p=HT;inext)

if(p->weightParent==0&&p!=*HT1) //令第二个最小的节点不等于第一个节点{

min=p->weight;

*HT2=p;

}

}

void CreatHFMTree(HFMTree *HT,int count[])

{

//创建哈夫曼树

int i;

HFMTree p,HT1,HT2; //HT1，HT2分别存放权值最小和次小的节点的位置

p=*HT=(HFMTree)malloc(sizeof(HFMNode));

p->next=p->LChild=p->RChild=p->Parent=NULL; //初始化哈夫曼链表且有2n-1个节点for(i=1;i<2*n-1;i++)

p->next=(HFMTree)malloc(sizeof(HFMNode));

p=p->next;

p->next=p->LChild=p->RChild=p->Parent=NULL;

}

for(i=0,p=*HT;i

{ //存入哈夫曼链表的前n个单元中

p->weight=count[i];

p=p->next;

}

for(i=n;i<2*n-1;i++) //将后n-1个节点赋权值，建树

{

SelectMin(*HT,i,&HT1,&HT2); //每次从前i个节点中选取权值最小的两个节点

HT1->Parent=HT2->Parent=p;

p->LChild=HT1;

p->RChild=HT2;

p->weight=HT1->weight+HT2->weight; //将两个节点的权值相加存入最后一个节点中p=p->next; //p指向下一个没有存储权值的节点

}

}

void HFMCode(HFMTree HT,CodeNode HC[],char str[])

{

//从每个叶子节点开始，利用哈夫曼树对每个字符进行编码，最终建立一个哈夫曼表int i;

HFMTree q,p=HT;

for(i=0;i

{

HC[i].ch=str[i];

HC[i].code[n-1]='\0'; //初始化编码的最后一位

}

for(i=0;i

{

HC[i].start=n-1;

for(q=p;q->Parent;q=q->Parent) //判断q所指向的节点，左孩子置0，右孩子置1 if(q==q->Parent->LChild)

HC[i].code[--HC[i].start]='0';

else HC[i].code[--HC[i].start]='1';

p=p->next; //判断下一个叶子节点

}

}

void TotalCoding(char s[],CodeNode HC[],char code[])

{

//利用哈夫曼编码表对整个字符串进行编码

int i,j;

code[0]='\0'; //编码数组初始化

for(i=0;s[i];i++) //将每个字符在哈夫曼编码表中对应的编码存入存放总编码的数组中

for(j=0;j

if(s[i]==HC[j].ch)

strcpy(code+strlen(code),HC[j].code+HC[j].start);

}

void DeCoding(char code[],HFMTree HT,char str[],char s[])

{

//对哈夫曼编码进行解码，放入字符串s中

int i,j,k=0;

HFMTree root,p,q;

for(root=HT;root->Parent;root=root->Parent); //用root指向哈夫曼树的根结点

for(i=0,p=root;code[i];i++) //从根结点开始按编码顺序访问树

{

if(code[i]=='0')

p=p->LChild;

else p=p->RChild;

if(p->LChild==NULL&&p->RChild==NULL) //到根节点时将该节点对应的字符输出

{

for(j=0,q=HT;q!=p;q=q->next,j++);

s[k++]=str[j];

p=root; //回溯到根结点

}

}

s[k]='\0'; //解码完毕，在字符串最后一个单元存入'\0'

}

void Coding(char s[],char str[],char code[],int count[],HFMTree *HT,CodeNode HC[]) {

clearscreen();

printf("\n请打开您要编码的文件。\n\n");

Open(s); //打开源码文件

SearchStr(s,str,count); //查找字符串中不同的字符及其出现的次数

CreatHFMTree(HT,count); //用每个字符出现的次数作为叶子节点的权值建立哈夫曼树HFMCode(*HT,HC,str); //利用哈夫曼树对每个叶子节点进行编码，存入编码表中TotalCoding(s,HC,code); //利用编码表对字符串进行最终编码

printf("\n读入的字符串为:\n");

puts(s);

printf("\n编码最终的哈夫曼编码是:\n");

puts(code);

printf("\n保存编码,");

Save(code); //保存最终的哈夫曼编码

}

void TransCode(char code[],char str[],char ss[],HFMTree *HT,CodeNode HC[])

{

clearscreen();

printf("\n请打开您要编码的文件。\n\n");

Open(code); //打开编码文件

DeCoding(code,*HT,str,ss); //将编码进行解码存入字符串数组ss[]中

printf("\n编译得到的最终字符串为:\n");

puts(ss);

printf("\n保存译码，");

Save(ss); //保存译码后的字符串

}

void main()

{

//主函数

char s[M],ss[M]; //定义字符串数组，s[]存放将要编码的字符串，ss[]存解码后的字符串char str[N]; //存放输入的字符串中n个不同的字符

int count[N]; //存放n个不同字符对应的在原字符串中出现的次数

char code[M]; //存放最终编码完成后的编码

char choice;

HFMTree HT; //定义一个哈夫曼树的链表

CodeNode HC[N]; //定义一个哈夫曼编码表的数组，存放每个字符对应的哈夫曼编码

do

{

clearscreen();

printf("\n\n");

printf(" ************欢迎使用哈夫曼树编码译码器************\n");

printf(" \n");

printf(" \n");

printf(" !.! 1.编码 $~$ \n");

printf(" @.@ 2.译码 @.$ \n");

printf(" !.@ 3.退出 :.; \n");

printf(" \n");

printf(" \n");

printf(" ** 请输入相应操作的序号(1-3) **\n"); printf(" **************************************************\n"); scanf("%c",&choice);

getchar();

switch(choice)

{

case '1': Coding(s,str,code,count,&HT,HC);break; //对字符串进行编码case '2': TransCode(code,str,ss,&HT,HC);break; //对编码进行解码case '3': break;

default : printf(" 您的输入有误！请重新输入！\n");

}

}while(choice!='0');

}