数据结构课程设计 实例

《数据结构》课程设计报告书题目：赫夫曼编码系别：计算机科学与应用学号：*********学生姓名：***指导教师：***完成日期：2007年2月1日一．需要分析赫夫曼编码自己找一篇不少于100个单词的英文文章，分析该文章中每一个字符的出现概率（包括标点符号，区分大小写），根据分析结果对文章中每一个字符进行赫夫曼编码，并将编码原则存储于一个独立的文本文件中。

最后，根据这个编码原则，将英文文章转换为01串存储于一个文本文件中。

如：英文文章为aaabbc则编码规则为a-----0b-----10c-----11英文文章将被转化为000101011有能力的同学应该再编写一个解码程序，这个就不统一要求。

二．概要设计1．系统运行时，将有ifstream fs("n.txt")句生成一文本文件，用于存放要编码的英文文章。

2．然后，将有fs.get(c)语句从文章中逐个读入字符，其字符的ASCII码值将存入int w2[128]的对应下标中，且对应w2[i]的值加1。

之后，将ASCII 码值及对应字符出现次数记录于一动态分配的机构体tongji数组*w中。

3．然后，将调用赫夫曼编码函数HuffmanCoding(HT,HC,w,n)对文章中出现的字符进行编码，并将结果存于数组HC[]中。

4．有ofstream fp("code.txt")打开勇于存储编码后的文章。

5．对01码的解码程序将有函数Decoding()执行。

三．详细设计#include<iostream.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#define MAX_NUM 100000#include<fstream.h>typedef struct{int index;//用于记录字符的ASCII码int frequent;//用于记录字符出现的次数}tongji;//该结构体用于对统计文章中字符出现的次数，及该字符对应的整数值（用于字符与编码的转换）typedef struct{unsigned int weight;unsigned int parent,lchild,rchild;}HTNode,*HuffmanTree;//动态分配数组存储赫夫曼树typedef char **HuffmanCode;//动态分配数组存储赫夫曼编码表//Select()函数，用于选择两个weight最小的结点void Select(HuffmanTree HT,int end,int *s1,int *s2){//cout<<end<<endl;int i;int min1=MAX_NUM;int min2;for (i=1;i<=end;i++){if (HT[i].parent==0&&HT[i].weight<min1){*s1=i;min1=HT[i].weight;}}min2=MAX_NUM;for(i=1;i<=end;i++){if(HT[i].parent==0&&(*s1!=i)&&HT[i].weight<min2){*s2=i;min2=HT[i].weight;}}}void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,tongji w[],int n){//w存放n个字符的权值（均>0），构造赫夫曼树HT，并求出n个字符的赫夫曼编码HCif(n<=1)return;tongji *t=w+1;int m=2*n-1; HuffmanTree p;int i;HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));for(p=HT,i=1;i<=n;++i,++t) {p[i].weight=t->frequent;p[i].parent=0;p[i].lchild=0;p[i].rchild=0; }//*p={*w,0,0,0};for(;i<=m;++i){p[i].weight=0;p[i].parent=0;p[i].lchild=0;p[i].rchild=0;}//*p={ 0,0,0,0};int s1,s2;for(i=n+1;i<=m;++i){//在HT[1...i-1]选择parent为0且weight最小的两个结点，其序号分别为s1和s2。

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;}//---------从叶子到根逆向求每个字符的赫夫曼编码----------------/*int start,c,f;HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char *));char *cd;cd=(char *)malloc(n*sizeof(char));cd[n-1]='\0';for(i=1;i<=n;++i)//逐个字符求赫夫曼编码{start=n-1;for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)//从叶子到根逆向求编码{if(c==HT[f].lchild) cd[--start]='0';else cd[--start]='1';}HC[i]=(char *)malloc((n-start)*sizeof(char));strcpy(HC[i],&cd[start]);}free(cd);//释放工作空间*///--------------从根到叶子求编码---------------------------------------------HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));//分配n个字符编码的头指针向量char *cd;cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));//分配求编码的工作空间cd[n-1]='\0';//编码结束符int q=m;int cdlen=0;for(i=1;i<=m;++i) HT[i].weight=0;//遍历赫夫曼树时用作结点状态标志while (q){if(HT[q].weight==0){//向左HT[q].weight=1;if(HT[q].lchild!=0){q=HT[q].lchild; cd[cdlen++]='0';}else if(HT[q].rchild==0){//登记叶子结点的字符的编码HC[q]=(char*)malloc((cdlen+1)*sizeof(char));//为第i个字符编码分配空间cd[cdlen]='\0';strcpy(HC[q],cd);//从cd复制编码（串）到HC}}else if(HT[q].weight==1){//向右HT[q].weight=2;if(HT[q].rchild!=0){q=HT[q].rchild;cd[cdlen++]='1';}}else{//HT[q].weight==2,退回HT[q].weight=0;q=HT[q].parent;--cdlen;//退到父结点，编码长度减1}//else}//while}//主函数void main(){HuffmanTree HT;HuffmanCode HC;int n=128;// int w[20]={0,5,29,7,8,14,23,3,11};//for(int i=1;i<9;i++)cout<<HC[i]<<endl;ifstream fs("n.txt");//该语句将自动创建并打开一个“n.txt”文本文件，用于要翻译的英文文章char c;int w2[128];//对应128个ASCII码值for(int i=1;i<128;i++)w2[i]=0;while(fs.get(c)){int a=c;w2[a]++;//统计各个字符出现的次数}fs.close();tongji *w;w=new tongji[100];//用new动态分配空间int k=0;cout<<"字符的存储位置，对应ASCCII码值及出现次数依次为："<<endl;for(i=0;i<128;i++){if(w2[i]>0){k++;w[k].frequent=w2[i];//w[k].frequent存储字符出现次数w[k].index=i;//存储字符的ASCII码值cout<<"k="<<k<<" "<<"i="<<i<<" "<<w[k].frequent<<endl;}}n=k;//表明要对n=k个进行编码HuffmanCoding(HT,HC,w,n);//调用赫夫曼编码函数cout<<"各个字符对应编码(每行显示5个字符编码)依次为："<<endl;for( i=1;i<=k;i++){cout<<HC[i]<<" ";if(i%5==0)cout<<endl;}//显示各个字符的编码fs.open("n.txt");char ch;tongji *ptr;ptr=w;//创建并打开“code.txt”文件，存储编码结果ofstream fp("code.txt");while(fs.get(ch)){int b=ch;for(i=1;i<=k;i++){if(w[i].index==b)fp<<HC[i];}}fp.close();}//main()四．调试分析1．本题是利用赫夫曼树对一篇英文文章进行编码，起初感到无从下手，通过老师的讲解及对课本相关内容的分析，了解了其一般的思路，掌握该设计的基本方法。