哈夫曼树编码译码实验报告(DOC)
《哈夫曼编码》实验报告
《哈夫曼编码》实验报告《哈夫曼编码》实验报告一、实验目的1、掌握哈夫曼编码原理；2、熟练掌握哈夫曼树的生成方法；3、理解数据编码压缩和译码输出编码的实现。
二、实验要求实现哈夫曼编码和译码的生成算法。
三、实验步骤编写代码如下：#include#include#include#define MAXLEN 100typedef struct{int weight;int lchild;int rchild;int parent;char key;}htnode;typedef htnode hfmt[MAXLEN];int n;void inithfmt(hfmt t)｛int i;printf("\n");printf("--------------------------------------------------------\n"); printf("**********************输入区**********************\n");printf("\n请输入n=");scanf("%d",&n);getchar();for(i=0;i<2*n-1;i++)｛t[i].weight=0;t[i].lchild=-1;t[i].rchild=-1;t[i].parent=-1;}printf("\n");}void inputweight(hfmt t){int w;int i;char k;for(i=0;i<n;i++)< bdsfid="112" p=""></n;i++)<>{printf("请输入第%d个字符:",i+1);scanf("%c",&k);getchar();t[i].key=k;printf("请输入第%d个字符的权值:",i+1);scanf("%d",&w);getchar();t[i].weight=w;printf("\n");}}void selectmin(hfmt t,int i,int *p1,int *p2){long min1=999999;long min2=999999;int j;for(j=0;j<=i;j++)if(t[j].parent==-1)if(min1>t[j].weight){min1=t[j].weight;*p1=j;}for(j=0;j<=i;j++)if(t[j].parent==-1)if(min2>t[j].weight && j!=(*p1))//注意 j!=(*p1)) { min2=t[j].weight;*p2=j;}｝void creathfmt(hfmt t){int i,p1,p2;inithfmt(t);inputweight(t);for(i=n;i<2*n-1;i++){selectmin(t,i-1,&p1,&p2);t[p1].parent=i;t[p2].parent=i;t[i].lchild=p1;t[i].rchild=p2;t[i].weight=t[p1].weight+t[p2].weight;}}void printhfmt(hfmt t){int i;printf("------------------------------------------------------------------\n");printf("**************哈夫曼编数结构:*********************\n"); printf("\t\t权重\t父母\t左孩子\t右孩子\t字符\t");for(i=0;i<2*n-1;i++){printf("\n");printf("\t\t%d\t%d\t%d\t%d\t%c",t[i].weight,t[i].parent,t[i].lc hild,t [i].rchild,t[i].key);}printf("\n------------------------------------------------------------------\n");printf("\n\n");}void hfmtpath(hfmt t,int i,int j){int a,b;a=i;b=j=t[i].parent;if(t[j].parent!=-1){i=j;hfmtpath(t,i,j);}if(t[b].lchild==a)printf("0");elseprintf("1");}void phfmnode(hfmt t){int i,j,a;printf("\n---------------------------------------------\n"); printf("******************哈夫曼编码**********************"); for(i=0;i<n;i++)< bdsfid="190" p=""></n;i++)<>{j=0;printf("\n");printf("\t\t%c\t",t[i].key,t[i].weight);hfmtpath(t,i,j);}printf("\n-------------------------------------------\n"); }void encoding(hfmt t){char r[1000];int i,j;printf("\n\n请输入需要编码的字符:");gets(r);printf("编码结果为:");for(j=0;r[j]!='\0';j++)for(i=0;i<n;i++)< bdsfid="207" p=""></n;i++)<>if(r[j]==t[i].key)hfmtpath(t,i,j);printf("\n");}void decoding(hfmt t){char r[100];int i,j,len;j=2*n-2;printf("\n\n请输入需要译码的字符串:");gets(r);len=strlen(r);printf("译码的结果是:");for(i=0;i<len;i++)< bdsfid="222" p=""></len;i++)<> {if(r[i]=='0'){j=t[j].lchild;if(t[j].lchild==-1){printf("%c",t[j].key);j=2*n-2;}}else if(r[i]=='1'){j=t[j].rchild;if(t[j].rchild==-1){printf("%c",t[j].key);j=2*n-2;}}printf("\n\n");}int main(){int i,j;hfmt ht;char flag;printf("\n----------------------------------------------\n");printf("*******************编码&&译码&&退出***************");printf("\n【1】编码\t【2】\t译码\t【0】退出");printf("\n您的选择：");flag=getchar();getchar();while(flag!='0'){if(flag=='1')encoding(ht);else if(flag=='2')decoding(ht);elseprintf("您的输入有误，请重新输入。
完整word版哈夫曼编码译码器试验报告
中北大学数据结构课程设计说明书学生姓名: 郝晨栋学号： 1021010933软件学院学院:软件开发与测试: 专业哈夫曼编码/目题: 译码器康珺教指导师2011年12月20日目录1 问题描述.............................................................. 错误！未定义书签。
2 需求分析.............................................................. 错误！未定义书签。
3 概要设计 (1)3．1抽象数据类型定义 (1)3．2总体框图以及功能描述 (2)4 详细设计 (2)4．1数据类型的定义 (2)4．2主要模块的算法描述 (3)5 测试分析................................................................................................46 课程设计总结 (6)附录（源程序清单） (7)- 1 -1 问题描述1.设计一个利用哈夫曼算法的编码和译码系统，重复地显示并处理以下项目，直到选择退出为止。
(1) 将权值数据存放在数据文件(文件名为data.txt，位于当前目录中)；(2) 分别采用动态和静态存储结构; 初始化：键盘输入字符集大小n、n个字符和n个权值，建立哈夫曼树;(3) 编码：利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码；输出编码；设计要求：(1) 符合课题要求，实现相应功能；(2) 要求界面友好美观，操作方便易行；(3) 注意程序的实用性、安全性。
2 需求分析编写此软件是为了实现一个利用哈夫曼算法的编码和译码系统。
比如，再利用电报进行通讯时，需要将文字转换成由二进制的字符组成的字符串。
比如需传送的电文为“A B A C C D A”假设将A,B,C,D分别编码为00、01、10、11.则上述电文遍为00010010101100，总长度为14位。
哈夫曼树编码译码实验报告材料
数据结构课程设计设计题目：哈夫曼树编码译码目录第一章需求分析 (1)第二章设计要求 (1)第三章概要设计 (2)（1）其主要流程图如图1-1所示。
(3)（2）设计包含的几个方面 (4)第四章详细设计 (4)（1）①哈夫曼树的存储结构描述为： (4)（2）哈弗曼编码 (5)（3）哈弗曼译码 (7)（4）主函数 (8)（5）显示部分源程序： (8)第五章调试结果 (10)第六章心得体会 (12)第七章参考文献 (12)附录： (12)在当今信息爆炸时代，如何采用有效的数据压缩技术节省数据文件的存储空间和计算机网络的传送时间已越来越引起人们的重视，哈夫曼编码正是一种应用广泛且非常有效的数据压缩技术。
哈夫曼编码是一种编码方式，以哈夫曼树—即最优二叉树，带权路径长度最小的二叉树，经常应用于数据压缩。
哈弗曼编码使用一张特殊的编码表将源字符（例如某文件中的一个符号）进行编码。
这张编码表的特殊之处在于，它是根据每一个源字符出现的估算概率而建立起来的（出现概率高的字符使用较短的编码，反之出现概率低的则使用较长的编码，这便使编码之后的字符串的平均期望长度降低，从而达到无损压缩数据的目的）。
哈夫曼编码的应用很广泛，利用哈夫曼树求得的用于通信的二进制编码称为哈夫曼编码。
树中从根到每个叶子都有一条路径，对路径上的各分支约定：指向左子树的分支表示“0”码，指向右子树的分支表示“1”码，取每条路径上的“0”或“1”的序列作为和各个叶子对应的字符的编码，这就是哈夫曼编码。
哈弗曼译码输入字符串可以把它编译成二进制代码，输入二进制代码时可以编译成字符串。
第二章设计要求对输入的一串电文字符实现哈夫曼编码，再对哈夫曼编码生成的代码串进行译码，输出电文字符串。
通常我们把数据压缩的过程称为编码，解压缩的过程称为解码。
电报通信是传递文字的二进制码形式的字符串。
但在信息传递时，总希望总长度能尽可能短，即采用最短码。
假设每种字符在电文中出现的次数为Wi，编码长度为Li，电文中有n种字符，则电文编码总长度为∑WiLi。
数据结构哈夫曼树编码及译码的实现实验报告
实验：哈夫曼树编码及译码的实现一．实验题目给定字符集的HUFFMANN编码与解码，这里的字符集及其字符频数自己定义，要求输出个字符集的哈夫曼编码及给定的字符串的哈夫曼码及译码结果。
二．实验原理首先规定构建哈夫曼树，然后进行哈夫曼树的编码，接着设计函数进行字符串的编码过程，最后进行哈夫曼编码的译码。
首先定义一个结构体，这个结构体定义时尽可能的大，用来存放左右的变量，再定义一个地址空间，用于存放数组，数组中每个元素为之前定义的结构体。
输入n个字符及其权值。
构建哈夫曼树：在上述存储结构上实现的哈夫曼算法可大致描述为：1.首先将地址空间初始化，将ht[0…n-1]中所有的结点里的指针都设置为空，并且将权值设置为0.2.输入:读入n个叶子的权值存于向量的前n个分量中。
它们是初始森林中n个孤立的根结点上的权值。
3.合并:对森林中的树共进行n-1次合并，所产生的新结点依次放入向量ht的第i个分量中。
每次合并分两步：①在当前森林ht[0…i-1]的所有结点中，选取权最小和次小的两个根结点[s1]和 [s2]作为合并对象，这里0≤s1，s2≤i-1。
②将根为ht[s1]和ht[s2]的两棵树作为左右子树合并为一棵新的树，新树的根是新结点ht[i]。
具体操作：将ht[s1]和ht[s2]的parent置为i，将ht[i]的lchild和rchild分别置为s1和s2 .新结点ht[i]的权值置为ht[s1]和ht[s2]的权值之和。
4.哈夫曼的编码：约定左子为0，右子为1，则可以从根结点到叶子结点的路径上的字符组成的字符串作为该叶子结点的编码。
当用户输入字母时。
就在已经找好编码的编码结构体中去查找该字母。
查到该字母就打印所存的哈夫曼编码。
接着就是完成用户输入0、1代码时把代码转成字母的功能。
这是从树的头结点向下查找，如果当前用户输入的0、1串中是0则就走向该结点的左子。
如果是1这就走向该结点的右结点，重复上面步骤。
(完整word版)哈夫曼树实验报告
实验报告1、实验目的：(1）理解哈夫曼树的含义和性质。
（2）掌握哈夫曼树的存储结构以及描述方法。
(3）掌握哈夫曼树的生成方法。
（4)掌握哈夫曼编码的一般方法,并理解其在数据通讯中的应用.2、实验内容：哈夫曼树与哈弗曼编码、译码a。
问题描述：哈夫曼问题的提出可以参考教材P。
145。
利用哈弗曼编码进行通信可以大大提高通信利用率，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.b。
算法提示：参见教材P.147—148算法6.12、6。
13的描述.3、实验要求：建立哈夫曼树，实现编码,译码。
错误!.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。
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.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T extFile 中。
错误!.输出代码文件(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CodePrint中。
错误!。
输出哈夫曼树（TreePrinting）.将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式（树或凹入表形式）显示在终端上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。
测试数据：设权值c= （a，b, c, d , e, f，g，h)w=（5,29，7,8，14，23,3，11）,n=8。
按照字符‘0’或‘1’确定找左孩子或右孩子，则权值对应的编码为：5:0001,29：11，7：1110，8：111114：110，23:01,3：0000，11：001。
哈夫曼树编码实验报告
哈夫曼树编码实验报告哈夫曼树编码实验报告引言：哈夫曼树编码是一种常用的数据压缩算法，通过对数据进行编码和解码，可以有效地减小数据的存储空间。
本次实验旨在探究哈夫曼树编码的原理和应用，并通过实际案例验证其有效性。
一、哈夫曼树编码原理哈夫曼树编码是一种变长编码方式，根据字符出现的频率来确定不同字符的编码长度。
频率较高的字符编码较短，频率较低的字符编码较长，以达到最佳的数据压缩效果。
1.1 字符频率统计首先，需要对待编码的数据进行字符频率统计。
通过扫描数据，记录每个字符出现的次数，得到字符频率。
1.2 构建哈夫曼树根据字符频率构建哈夫曼树，频率较低的字符作为叶子节点，频率较高的字符作为父节点。
构建哈夫曼树的过程中，需要使用最小堆来维护节点的顺序。
1.3 生成编码表通过遍历哈夫曼树，从根节点到每个叶子节点的路径上的左右分支分别赋予0和1，生成对应的编码表。
1.4 数据编码根据生成的编码表，将待编码的数据进行替换，将每个字符替换为对应的编码。
编码后的数据长度通常会减小，实现了数据的压缩。
1.5 数据解码利用生成的编码表，将编码后的数据进行解码，恢复原始数据。
二、实验过程与结果为了验证哈夫曼树编码的有效性，我们选择了一段文本作为实验数据，并进行了以下步骤：2.1 字符频率统计通过扫描文本，统计每个字符出现的频率。
我们得到了一个字符频率表，其中包含了文本中出现的字符及其对应的频率。
2.2 构建哈夫曼树根据字符频率表，我们使用最小堆构建了哈夫曼树。
频率较低的字符作为叶子节点，频率较高的字符作为父节点。
最终得到了一棵哈夫曼树。
2.3 生成编码表通过遍历哈夫曼树，我们生成了对应的编码表。
编码表中包含了每个字符的编码，用0和1表示。
2.4 数据编码将待编码的文本数据进行替换，将每个字符替换为对应的编码。
编码后的数据长度明显减小，实现了数据的压缩。
2.5 数据解码利用生成的编码表，将编码后的数据进行解码，恢复原始文本数据。
数据结构实验二哈夫曼树及哈夫曼编码译码的实现
福建农林大学金山学院实验报告系（教研室）：专业：计算机科学与技术年级：08 实验课程：姓名：学号：实验室号：_______ 计算机号：实验时间：指导教师签字：成绩：实验二：哈夫曼树及哈夫曼编码译码的实现（验证性、4学时）一、实验目的和要求构建哈夫曼树及哈夫曼编码，输出哈夫曼树及哈夫曼编码，完成编码与译码的算法。
（1）掌握树的有关操作算法（2）熟悉树的基本存储方法（3）学习利用树求解实际问题二、实验内容和原理定义哈夫曼树的存储结构；输入要编码的字符权重，根据权重建立哈夫曼树，并进行编码，最后输出哈夫曼编码。
三、实验环境硬件：（1）学生用微机（2）多媒体教室或远程教学（3）局域网环境软件：（1）Windows XP中文操作系统（2）Turbo C 3.0四、算法描述及实验步骤1．算法描述(1).建立哈夫曼树的算法定义各节点类型其中应包含两类数据一是权重域weight；一是指针域而指针域中应该包括指向左右孩子和指向双亲的指针这里分别用lchild、rdhild和parent来表示因此可用静态三叉链表来实现，在实际构造中由于是叶子节点来构造新的根节点其构造过程中仅与叶子节点的权重有关而与其数据域无关所以构造过程中不用考虑其数值域，并且在链表中从叶子开始存放，让后不断的将两颗最小权值的子树合并为一颗权值为其和的较大的子树，逐步生成各自内部节点直到树根。
(2).哈夫曼编码的算法将建立的哈夫曼树从每个叶子节点开始沿着双亲域回到根节点，梅走一步进行编码得到一位编码值；由于每个叶子节点的哈夫曼编码是从根节点到相应的叶子的路径的各个分支的代码组成的0和1序列，所以先得到了低位编码后得到高位编码因此可用一维数组从后向前来存放各位编码值，并用start来记录编码的起始位置。
2．算法流程图构建哈夫曼树算法流程哈夫曼编码算法流程3．代码仅作参考--redbatzero#include <stdio.h>#include <malloc.h>#define maxvalue 10000 //定义最大权值常量#define maxnodenumber 100 //定义节点最大数#define maxbit 10 //定义哈弗曼编码最大长度typedef struct //定义新数据类型即节点结构{int weight; //权重域int parent,lchild,rchild; //指针域}htnode; //节点类型标识符//typedef htnode * huffmanstree; //定义哈弗曼数类型htnode ht[maxnodenumber]; //定义三叉链表存储数组typedef struct //定义保存一个叶子节点哈弗曼编码的结构{int bit[maxbit]; //定义一维数组为编码域int start; //定义位置域}hcnodetype; //定义编码类型htnode * creatstree(int n) //huffmanstree creatstree(int n) //建立哈夫曼树算法实现函数{int i,j,m1,m2,k1,k2; //局部变量for(i=0;i<2*n-1;i++) //初始化各节点{ht[i].weight=0; //权重初始化为0ht[i].parent=-1; //根节点和给左右孩子初始化为-1ht[i].lchild=-1;ht[i].rchild=-1;}for(i=0;i<n;i++) //权重赋初值，由用户输入{scanf("%d",&ht[i].weight);}for(i=0;i<n-1;i++) //生成新节点构造哈夫曼树{m1=maxvalue; //预置最小权值变量为最大权值m2=maxvalue; //预置次小权值变量为最大权值k1=0; //预置最小权值节点位置为下标为0处k2=0; //预置次小权值节点位置为下标为0处for(j=0;j<n+i;j++) //循环找出每趟最下权值和所在位置if(ht[j].parent==-1&&ht[j].weight<m1){m2=m1;k2=k1;m1=ht[j].weight;k1=j;}else //当小于当前次小m2则更新m2及其位置if(ht[j].parent==-1&&ht[j].weight<m2){m2=ht[j].weight;k2=j;}ht[k1].parent=n+i; //修改最小权值节点的双亲为刚生成的新节点ht[k2].parent=n+i; //修改次小权值节点的双亲为刚生成的新节点ht[n+i].weight=ht[k1].weight+ht[k2].weight; //将新生成的权重值填入新的根节点ht[n+i].lchild=k1; //新生节点左孩子指向k1ht[n+i].rchild=k2; //新生节点右孩子指向k2}return ht; //返回哈夫曼树指针}void getstree(htnode * ht,int n) //哈夫曼编码算法及打印函数的实现{int i,j,c,p; //局部变量的定义hcnodetype cd[maxnodenumber]; //定义存储哈夫曼编码的数组for(i=0;i<n;i++) //循环控制对每一个节点进行编码{c=i; //为编码各节点初始化c和jj=maxbit;do{j--; //j指向bit中存放编码为的正确位置p=ht[c].parent; //p指向c的双亲节点if(ht[p].lchild==c) //如果c是p的左孩子cd[i].bit[j]=0; //编码为赋值0else //否则即c是p的右孩子cd[i].bit[j]=1; //编码赋值1c=p;//更新当前指针，为下一节点编码做准备}while(ht[p].parent!=-1); //判断是否编码结束即循环至最终根节点cd[i].start=j; //编码完成,记下编码开始位置}for(i=0;i<n;i++) //循环打印各节点哈夫曼编码{for(j=cd[i].start;j<maxbit;j++)//循环逐一输出printf("%d",cd[i].bit[j]);printf("\n"); //每输出一编码后换行}}int main() //主函数{int n;printf("请输入节点数:"); //用户输入节点数scanf("%d",&n);htnode * p; // huffmanstree p //定义哈夫曼树类型pp=(htnode * )malloc(sizeof(htnode *));//p=(huffmanstree)malloc(sizeof(huffmanstree))//分配内存空间p=creatstree(n);//调用建立哈夫曼树函数赋返回值给pgetstree(p,n); //调用编码函数读入建立的哈夫曼树p进行编码return 0;}五、调试过程出现该错误是因为type识别不了，即定义哈夫曼树时确切的说是type并不能定义htnode *标识符为huffmanstree：type htnode * huffmanstree这个小错误可以通过连个方法来修改一是将type改为typedef，当然直接删除该定义完全不会影响程序的执行，但在定义建立哈夫曼树函数时返回值应直接用htnode *；该错原因是参数未能成功传递，其中的ht[p]系统当做是未定义的类型可知，在getstree（htnode ht，int n）时正确的应当是传递哈夫曼树的头指针即数组首地址ht因此改为getstree（htnode * ht，int n）六、实验结果通过改正后成功编译连接，进行数据测试{5,20,12,7,47，9}当然编码因为定义时大小的左右排序是不同的所以编码也不唯一，但在这里是以左小右大来分布的，所以编码结果符合预期的。
数据结构哈夫曼树编码译码实验报告.doc
数据结构哈夫曼树编码译码实验报告.【详细设计】具体代码实现如下：//HaffmanTree.h#include#include#includestruct HuffmanNode //哈夫曼树的一个结点{ int weight; int parent; int lchild,rchild; };class HuffmanTree //哈夫曼树{private: HuffmanNode *Node; //Node[]存放哈夫曼树char *Info; //Info[]存放源文用到的字符——源码，如'a','b','c','d','e'，此内容可以放入结点中，不单独设数组存放int LeafNum; //哈夫曼树的叶子个数，也是源码个数public: HuffmanTree(); ~HuffmanTree(); void CreateHuffmanTree(); /*在内存中建立哈夫曼树，存放在Node[]中。
让用户从两种建立哈夫曼树的方法中选择：1.从键盘读入源码字符集个数，每个字符，和每个字符的权重，建立哈夫曼树，并将哈夫曼树写入文件hfmTree中。
2.从文件hfmTree中读入哈夫曼树信息，建立哈夫曼树*/ void CreateHuffmanTreeFromKeyboard(); void CreateHuffmanTreeFromFile(); void Encoder(); /*使用建立好的哈夫曼树（如果不在内存，则从文件hfmTree中读入并建立内存里的哈夫曼树），对文件ToBeTran中的正文进行编码，并将码文写入文件CodeFile中。
ToBeTran的内容可以用记事本等程序编辑产生。
*/ void Decoder(); /*待译码的码文存放在文件CodeFile中，使用建立好的哈夫曼树（如果不在内存，则从文件hfmTree中读入并建立内存里的哈夫曼树）将码文译码，得到的源文写入文件TextFile中，并同时输出到屏幕上。
哈夫曼编码译码器实验报告
哈夫曼编码译码器实验报告实验名称：哈夫曼编码译码器实验一、实验目的：1.了解哈夫曼编码的原理和应用。
2.实现一个哈夫曼编码的编码和译码器。
3.掌握哈夫曼编码的编码和译码过程。
二、实验原理：哈夫曼编码是一种常用的可变长度编码，用于将字符映射到二进制编码。
根据字符出现的频率，建立一个哈夫曼树，出现频率高的字符编码短，出现频率低的字符编码长。
编码过程中，根据已建立的哈夫曼树，将字符替换为对应的二进制编码。
译码过程中，根据已建立的哈夫曼树，将二进制编码替换为对应的字符。
三、实验步骤：1.构建一个哈夫曼树，根据字符出现的频率排序。
频率高的字符在左子树，频率低的字符在右子树。
2.根据建立的哈夫曼树，生成字符对应的编码表，包括字符和对应的二进制编码。
3.输入一个字符串，根据编码表将字符串编码为二进制序列。
4.输入一个二进制序列，根据编码表将二进制序列译码为字符串。
5.比较编码前后字符串的内容，确保译码正确性。
四、实验结果：1.构建哈夫曼树：-字符出现频率：A(2)，B(5)，C(1)，D(3)，E(1) -构建的哈夫曼树如下：12/\/\69/\/\3345/\/\/\/\ABCDE2.生成编码表：-A:00-B:01-C:100-D:101-E:1103.编码过程：4.译码过程：5.比较编码前后字符串的内容，结果正确。
五、实验总结：通过本次实验，我了解了哈夫曼编码的原理和应用，并且实现了一个简单的哈夫曼编码的编码和译码器。
在实验过程中，我充分运用了数据结构中的树的知识，构建了一个哈夫曼树，并生成了编码表。
通过编码和译码过程，我进一步巩固了对树的遍历和节点查找的理解。
实验结果表明，本次哈夫曼编码的编码和译码过程正确无误。
在实验的过程中，我发现哈夫曼编码对于频率较高的字符具有较短的编码，从而实现了对字符串的高效压缩。
同时，哈夫曼编码还可以应用于数据传输和存储中，提高数据的传输效率和存储空间的利用率。
通过本次实验，我不仅掌握了哈夫曼编码的编码和译码过程，还深入了解了其实现原理和应用场景，加深了对数据结构和算法的理解和应用能力。
哈夫曼编译码系统实验报告
数学与计算机学院数据结构实验报告年级大二学号********* 姓名******* 成绩专业电气信息类（计算机）实验地点主楼402 指导教师实验项目实验日期2010年11月20日一、实验目的和要求通过对简单哈夫曼编/译码系统的设计与实现来熟练掌握树型结构在实际问题中的应用。
此实验可以作为综合实验，阶段性实验时可以选择其中的几个功能来设计和实现。
二、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编写一个哈夫曼码的编/译码系统。
三、数据结构设计1、构造哈夫曼树时使用静态链表作为哈夫曼树的存储。
在构造哈夫曼树时，设计一个结构体数组HuffNode保存哈夫曼树中各结点的信息，根据二叉树的性质可知，具有n个叶子结点的哈夫曼树共有2n-1个结点，所以数组HuffNode的大小设置为2n-1;描述结点的数据类型为：struct HNodeType{char data; //结点字符int weight;//结点权值int parent;int lchild;int rchild;int level;};2、求哈夫曼树编码时使用一维结构数组HuffCode作为哈夫曼编码信息的存储。
求哈夫曼编码，实质上就是在已建立的哈夫曼树中，从叶子结点开始，沿结点的双亲链域回退到根结点，每回退一步，就走过了哈夫曼树的一个分支，从而得到一位哈夫曼码值，由于一个字符的哈夫曼编码是从根结点到相应叶子结点所经过的路径上各分支所组成的0、1序列，因此先得到的分支代码为所求编码为所求编码的低位码，后得到的分支代码为所求编码的高位码，所以设计如下数据类型：struct HCodeType{int bit[MAXBIT];int start;};3、文件hfmtree.txt、codefile.txt、textfile.txt。
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数据结构课程设计设计题目：哈夫曼树编码译码目录第一章需求分析 (1)第二章设计要求 (1)第三章概要设计 (2)（1）其主要流程图如图1-1所示。
(3)（2）设计包含的几个方面 (4)第四章详细设计 (4)（1）①哈夫曼树的存储结构描述为： (4)（2）哈弗曼编码 (5)（3）哈弗曼译码 (7)（4）主函数 (8)（5）显示部分源程序： (8)第五章调试结果 (10)第六章心得体会 (12)第七章参考文献 (12)附录： (12)在当今信息爆炸时代，如何采用有效的数据压缩技术节省数据文件的存储空间和计算机网络的传送时间已越来越引起人们的重视，哈夫曼编码正是一种应用广泛且非常有效的数据压缩技术。
哈夫曼编码是一种编码方式，以哈夫曼树—即最优二叉树，带权路径长度最小的二叉树，经常应用于数据压缩。
哈弗曼编码使用一张特殊的编码表将源字符（例如某文件中的一个符号）进行编码。
这张编码表的特殊之处在于，它是根据每一个源字符出现的估算概率而建立起来的（出现概率高的字符使用较短的编码，反之出现概率低的则使用较长的编码，这便使编码之后的字符串的平均期望长度降低，从而达到无损压缩数据的目的）。
哈夫曼编码的应用很广泛，利用哈夫曼树求得的用于通信的二进制编码称为哈夫曼编码。
树中从根到每个叶子都有一条路径，对路径上的各分支约定：指向左子树的分支表示“0”码，指向右子树的分支表示“1”码，取每条路径上的“0”或“1”的序列作为和各个叶子对应的字符的编码，这就是哈夫曼编码。
哈弗曼译码输入字符串可以把它编译成二进制代码，输入二进制代码时可以编译成字符串。
第二章设计要求对输入的一串电文字符实现哈夫曼编码，再对哈夫曼编码生成的代码串进行译码，输出电文字符串。
通常我们把数据压缩的过程称为编码，解压缩的过程称为解码。
电报通信是传递文字的二进制码形式的字符串。
但在信息传递时，总希望总长度能尽可能短，即采用最短码。
假设每种字符在电文中出现的次数为Wi，编码长度为Li，电文中有n种字符，则电文编码总长度为∑WiLi。
若将此对应到二叉树上，Wi为叶结点的权，Li为根结点到叶结点的路径长度。
那么，∑WiLi 恰好为二叉树上带权路径长度。
因此，设计电文总长最短的二进制前缀编码，就是以n种字符出现的频率作权，构造一棵哈夫曼树，此构造过程称为哈夫曼编码。
设计实现的功能： (1) 哈夫曼树的建立； (2) 哈夫曼编码的生成； (3) 编码文件的译码。
哈夫曼编\译码器的主要功能是先建立哈夫曼树，然后利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码后进行译码。
在数据通信中，经常需要将传送的文字转换成由二进制字符0、1组成的二进制串，称之为编码。
构造一棵哈夫曼树，规定哈夫曼树中的左分之代表0，右分支代表1，则从根节点到每个叶子节点所经过的路径分支组成的0和1的序列便为该节点对应字符的编码，称之为哈夫曼编码。
最简单的二进制编码方式是等长编码。
若采用不等长编码，让出现频率高的字符具有较短的编码，让出现频率低的字符具有较长的编码，这样可能缩短传送电文的总长度。
哈夫曼树课用于构造使电文的编码总长最短的编码方案。
（1）其主要流程图如图1-1所示。
（2）设计包含的几个方面：①哈夫曼树的建立哈夫曼树的建立由哈夫曼算法的定义可知，初始森林中共有n棵只含有根结点的二叉树。
算法的第二步是：将当前森林中的两棵根结点权值最小的二叉树，合并成一棵新的二叉树；每合并一次，森林中就减少一棵树，产生一个新结点。
显然要进行n－1次合并，所以共产生n－1个新结点，它们都是具有两个孩子的分支结点。
由此可知，最终求得的哈夫曼树中一共有2n－1个结点，其中n个结点是初始森林的n个孤立结点。
并且哈夫曼树中没有度数为1的分支结点。
我们可以利用一个大小为2n--1的一维数组来存储哈夫曼树中的结点。
②哈夫曼编码要求电文的哈夫曼编码，必须先定义哈夫曼编码类型，根据设计要求和实际需要定义的类型如下：typedet struct {char ch; // 存放编码的字符char bits[N＋1]; // 存放编码位串int len; // 编码的长度}CodeNode; // 编码结构体类型③代码文件的译码译码的基本思想是：读文件中编码，并与原先生成的哈夫曼编码表比较，遇到相等时，即取出其对应的字符存入一个新串中。
第四章详细设计（1）①哈夫曼树的存储结构描述为：#define N 50 // 叶子结点数#define M 2*N-1 // 哈夫曼树中结点总数typedef struct {int weight; // 叶子结点的权值int lchild, rchild, parent; // 左右孩子及双亲指针}HTNode; // 树中结点类型typedef HTNode HuffmanTree[M+1];②哈弗曼树的算法void CreateHT(HTNode ht[],int n) //调用输入的数组ht[],和节点数n{int i,k,lnode,rnode;int min1,min2;for (i=0;i<2*n-1;i++)ht[i].parent=ht[i].lchild=ht[i].rchild=-1; //所有结点的相关域置初值-1 for (i=n;i<2*n-1;i++) //构造哈夫曼树{min1=min2=32767; //int的范围是-32768—32767lnode=rnode=-1; //lnode和rnode记录最小权值的两个结点位置for (k=0;k<=i-1;k++){if (ht[k].parent==-1) //只在尚未构造二叉树的结点中查找{if (ht[k].weight<min1) //若权值小于最小的左节点的权值{min2=min1;rnode=lnode;min1=ht[k].weight;lnode=k;}else if (ht[k].weight<min2){min2=ht[k].weight;rnode=k;}}}ht[lnode].parent=i;ht[rnode].parent=i; //两个最小节点的父节点是iht[i].weight=ht[lnode].weight+ht[rnode].weight; //两个最小节点的父节点权值为两个最小节点权值之和ht[i].lchild=lnode;ht[i].rchild=rnode; //父节点的左节点和右节点}}（2）哈弗曼编码void CreateHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n){int i,f,c;HCode hc;for (i=0;i<n;i++) //根据哈夫曼树求哈夫曼编码{hc.start=n;c=i;f=ht[i].parent;while (f!=-1) //循序直到树根结点结束循环{if (ht[f].lchild==c) //处理左孩子结点hc.cd[hc.start--]='0';else //处理右孩子结点hc.cd[hc.start--]='1';c=f;f=ht[f].parent;}hc.start++; //start指向哈夫曼编码hc.cd[]中最开始字符hcd[i]=hc;}}void DispHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n) //输出哈夫曼编码的列表{int i,k;printf(" 输出哈夫曼编码:\n");for (i=0;i<n;i++) //输出data中的所有数据，即A-Z {printf(" %c:\t",ht[i].data);for (k=hcd[i].start;k<=n;k++) //输出所有data中数据的编码{printf("%c",hcd[i].cd[k]);}printf("\n");}}void editHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n) //编码函数{char string[MAXSIZE];int i,j,k;scanf("%s",string); //把要进行编码的字符串存入string数组中printf("\n输出编码结果:\n");for (i=0;string[i]!='#';i++) //#为终止标志{for (j=0;j<n;j++){if(string[i]==ht[j].data) //循环查找与输入字符相同的编号，相同的就输出这个字符的编码{for (k=hcd[j].start;k<=n;k++){printf("%c",hcd[j].cd[k]);}break; //输出完成后跳出当前for循环}}}}（3）哈弗曼译码void deHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n) //译码函数{char code[MAXSIZE];int i,j,l,k,m,x;scanf("%s",code); //把要进行译码的字符串存入code数组中while(code[0]!='#')for (i=0;i<n;i++){m=0; //m为想同编码个数的计数器for (k=hcd[i].start,j=0;k<=n;k++,j++) //j为记录所存储这个字符的编码个数{if(code[j]==hcd[i].cd[k]) //当有相同编码时m值加1m++;}if(m==j) //当输入的字符串与所存储的编码字符串个数相等时则输出这个的data数据{printf("%c",ht[i].data);for(x=0;code[x-1]!='#';x++) //把已经使用过的code数组里的字符串删除{code[x]=code[x+j];}}}}（4）主函数void main(){int n=26,i;char orz,back,flag=1;char str[]={'A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P','Q','R','S','T','U','V','W','X','Y','Z'}; //初始化int fnum[]={186,64,13,22,32,103,21,15,47,57,1,2,32,20,57,63,15,1,48,51,80,23,8,18,1,16}; //初始化HTNode ht[M]; //建立结构体HCode hcd[N]; //建立结构体for (i=0;i<n;i++) //把初始化的数据存入ht结构体中{ht[i].data=str[i];ht[i].weight=fnum[i];}while (flag) //菜单函数，当flag为0时跳出循环（5）显示部分源程序：{printf("\n");printf(" ********************************");printf("\n ** 1---------------显示编码**");printf("\n ** 2---------------进行编码**");printf("\n ** 3---------------进行译码**");printf("\n ** 4---------------退出**\n");printf(" * **********************************");printf("\n");printf(" 请输入选择的编号:");scanf("%c",&orz);switch(orz){case 'a':case 'A':system("cls"); //清屏函数CreateHT(ht,n);CreateHCode(ht,hcd,n);DispHCode(ht,hcd,n);printf("\n按任意键返回...");getch();system("cls");break;case 'b':case 'B':system("cls");printf("请输入要进行编码的字符串(以#结束):\n");editHCode(ht,hcd,n);printf("\n按任意键返回...");getch();system("cls");break;case 'c':case 'C':system("cls");DispHCode(ht,hcd,n);printf("请输入编码(以#结束):\n");deHCode(ht,hcd,n);printf("\n按任意键返回...");getch();system("cls");break;case 'd':case 'D':flag=0;break;default:system("cls");}}}第五章调试结果进入主菜单选A时的显示结果选择B时的显示结果选C时的显示结果第六章心得体会通过这次课程设计，让我对一个程序的数据结构有更全面更进一步的认识，根据不同的需求，采用不同的数据存储方式，不一定要用栈，二叉树等高级类型，有时用基本的一维数组，只要运用得当，也能达到相同的效果，甚至更佳，就如这次的课程设计，通过用for的多重循环，舍弃多余的循环，提高了程序的运行效率。