数据结构与算法设计任务书

题目：数据结构与算法课程设计任务书（一）目的和意义课程设计是课程教学中的一项重要内容，是完成教学计划达到教学目标的重要环节，是教学计划中综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有重要的意义。

学好数据结构对掌握实际编程能力很有帮助。

为了学好《数据结构》，必须掌握编写一些在特定数据结构上的算法，并通过上机调试，更好地掌握各种数据结构及其特点，《数据结构》课程设计正是根据这种需要而设置的。

本课程设计应达到以下教学目的：1．使学生对于数据结构基本理论和存储结构及算法设计有更加深入的理解；2．提高学生在实际设计操作中系统分析、结构确定、算法选择、数学建模和信息加工的能力；3．训练综合运用所学知识处理实际问题的能力；使同学的程序设计与调试水平有一个明显的提高，提高学生的C/C++语言程序设计能力。

（二）、选题要求选题要符合本课程的教学要求，课程设计所安排的题目，在难度和深度方面都大于课内的上机训练，成果宜具有相对完整功能。

本课程设计要求学生完成典型问题的数据结构确立和程序实现。

整个数据结构的课设历时一周。

（三）、任务及要求1. 任务------赫夫曼编码/译码器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。

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（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。

本课程设计实现这样的信息收发站，编写一个哈夫曼码的编/译码系统。

2. 要求一个完整的系统应具有以下功能：1) 初始化。

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.txt中。

2) 编码。

利用已建好的哈夫曼树，对文件ToBeTra.txt中的正文进行编码，然后将结果存入文件CodeFil.txt中。

3) 译码。

利用已建好的哈夫曼树将文件CodeFile.txt中的代码进行译码，结果存入文件Textfile.txt中。

4) 印哈夫曼树（Treeprinting）.将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式（比如树）显示在终端上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint.txt 中。

3. 测试要求(1) 已知某系统在通信联络中只可能出现八种字符，其频率分别为0.05,0.29,0.07,0.08,0.14,0.23,0.03,0.11，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 PROGRAME IS MY FA VORITE”。

体会该实验的思想理念还是蛮先进的，关键的大多数核心算法也可以直接使用，在理解的基础上修改的路线是清晰的。

在实验过程中碰到的问题，都是和语法相关的，现在总结如下：a) 一开始编写select（）函数就碰到很多问题。

因为考虑到效率，首先想到的是冒泡排序。

只要2次冒泡就刚好可以传出2个数值。

但是下下标的顺序也要同时换位置，也就是增加一个辅助数组。

然后实现后发现结果错误，发现HT 为全局变量，这样了话会导致一系列的变化破坏了数据结构，于是还是采用选择排序，直接比较2个循环，找出s1和s2，过程中添加flag标志域判断是否选中，这样就可以了。

b) 但是用直接选取的时候又发现问题了，因为我的s1 s2默认为1的，所以生成的树HT表出现问题了，具体就是不是唯一根结点。

突然发现原来只要权植大于1的结点都有问题，都不会被遍历到。

于是不初始化S1和S2变量。

采用申明finds 函数判断是否找到，每次都重新找，这样就不会有盲点了。

c) 最令人头疼的是文件操作，第一个问题折腾了很久就是FILE指针只有close 的时候才会刷新实际文件。

d) 还有就是字符串的表示的问题，这个绝对是经典的问题，大一的时候都撞墙好几次了。

困恼了很久！在txt（）函数的时候，出现个问题，就是输入要等到下一回，不知道怎么回事.花了1个多小时都没看出来。

后来怀疑是一开始时候回车没吸收。

源代码：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>typedef struct{char info;unsigned int weight;unsigned int parent, lchild, rchild;}HTNode,*HuffmanTree;typedef char **HuffmanCode;int n,m,w[27]={184,64,13,22,32,103,21,15,47,57,1,5,32,20,57,63,15,1,48,51,80,23,8,18,1,16,1}; int flag[54];char *info=" ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";HuffmanTree HT;HuffmanCode HC;void Select(HuffmanTree HT, int j,int &s1,int &s2){ //1到j！！选择双亲节点为0，并且最小的两个子叶节点int b,finds=0;// s1=1;s2=1;for(b=1;b<=j;b++){if(flag[b]==2&&finds==0) {s1=b;finds=1;}else if(HT[b].weight<HT[s1].weight&&flag[b]==2){s1=b;}}finds=0;flag[s1]=3;for(b=1;b<=j;b++){if(flag[b]==2&&finds==0){s2=b;finds=1;}else if(HT[b].weight<HT[s2].weight&&flag[b]==2){s2=b;}}flag[s2]=3;}void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT, int w[], int n,char *info) {// 算法6.12FILE *fp;int i, j, s1, s2, start;char *cd;unsigned int c, f;for(i=0;i<54;i++){flag[i]=2;}if (n<=1) return;m = 2 * n - 1;HT = (HuffmanTree)malloc((m+1) * sizeof(HTNode));//0号单元未用for (i=1; i<=n; i++) {HT[i].weight=w[i-1];HT[i].info=info[i-1];HT[i].parent=0;HT[i].lchild=0;HT[i].rchild=0;}for (i=n+1; i<=m; i++) {HT[i].weight=0;HT[i].parent=0;HT[i].lchild=0;HT[i].rchild=0;}printf("\n哈夫曼树的构造过程如下所示：\n");//printf("HT初态:\n 结点weight parent lchild rchild"); // for (i=1; i<=m; i++)// printf("\n%4d%8d%8d%8d%8d",i,HT[i].weight,// HT[i].parent,HT[i].lchild, HT[i].rchild);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;//printf("\nselect: s1=%d s2=%d\n", s1, s2);// printf(" 结点weight parent lchild rchild");//for (j=1; j<=i; j++)// printf("\n%4d%8d%8d%8d%8d",j,HT[j].weight,// HT[j].parent,HT[j].lchild, HT[j].rchild);//printf("\n按任意键，继续...");//getchar();}printf("\n 结点weight parent lchild rchild");for (j=1; j<=i-1; j++)printf("\n%4d%8d%8d%8d%8d",j,HT[j].weight,HT[j].parent,HT[j].lchild, HT[j].rchild);fp=fopen("hfmTree.txt","w+");for(j=1;j<=m;j++){if(fp!=NULL)fprintf( fp, "%4d%8d%8d%8d%8d\n",j,HT[j].weight,HT[j].parent,HT[j].lchild, HT[j].rchild);}printf("\nhfmTree has been saved in the file hfmTree.txt!\n");fclose(fp);//printf("\n以下是HC 表:\n");//getchar();//--- 从叶子到根逆向求每个字符的哈夫曼编码---HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char *));cd = (char *)malloc(n*sizeof(char));cd[n-1] = '\0';for (i=1; i<=n; ++i) {start = n-1;for (c=i, f=HT[i].parent; f!=0; c=f, f=HT[f].parent)if (HT[f].lchild==c) cd[--start] = '0';else cd[--start] = '1';HC[i] = (char *)malloc((n-start)*sizeof(char));strcpy(HC[i], &cd[start]);}// display HC/*for (i=1;i<=n;i++){printf(" ");puts(HC[i]);} */free(cd); } // HuffmanCodingvoid CheckCoding(){// 将ToBeTra中的正文进行译码并存入CodeFileFILE *fp1,*fp2;int ab;char c;char str[100];fp1=fopen("ToBeTra.txt","r") ;fp2=fopen("CodeFile.txt","w+");if(fp1==NULL||fp2==NULL){printf("cannot open or create these files!\n");}else {c=fgetc(fp1);//按字符位置来一个个编码while(c!=EOF){if(c==' ') ab=1;else ab=c-63;strcpy(str,HC[ab]);fputs(str,fp2);c=fgetc(fp1);}printf("CodeFile has been saved in the file CodeFile.txt\n");}fclose(fp1);fclose(fp2);}void HuffmanTranslate(){ //将CodeFile中的代码进行译码并存入Textfile FILE *fp1,*fp2;int key;char c,cc;char str[1000];fp1=fopen("CodeFile.txt","r");fp2=fopen("TextFile.txt","w+");if(fp1==NULL||fp2==NULL)printf("no file to translate!");else{c=fgetc(fp1);while(c!=EOF){//遍历树key=m;while(HT[key].lchild!=0&&HT[key].rchild!=0){if(c=='0')key=HT[key].lchild;else key=HT[key].rchild;c=fgetc(fp1);}//最后为所指向的位置.cc=info[key-1];fprintf(fp2,"%c",cc);}}fclose(fp1);fclose(fp2);}int txt(){FILE *fp;char s[100];if((fp=fopen("ToBeTra.txt","w+"))==NULL)printf("ToBeTra.txt cant be created! \n");///else{printf("please in put a txt,it will be save in the file ToBeTra.txt:\n"); gets(s);if(fputs(s,fp)!=NULL)printf("\nOK\n");}fclose(fp);return 0;}//text function is ended;main(){int op,a;char *str=" ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";while(1){printf("---------------------------------------------\n");printf(" 赫夫曼编码和译码\n");printf(" 1.初始化\n");printf(" 2.输入对应的正文内容\n") ;printf(" 3.进行赫夫曼编码\n");printf(" 4.进行赫夫曼译码\n") ;printf(" 5.退出赫夫曼操作\n");printf(" 请输入1.2.3.4.5 \n");printf(" ---------------------------------------------\n");//---scanf("%d",&op);getchar();switch(op){case 1 :HuffmanCoding(HT,w,27,str);break;case 2 :if(txt()==0) printf("OK\n");break;case 3 :CheckCoding();printf("OK\n");break;case 4 :HuffmanTranslate();break;case 5 :exit(0);break;}}}。