哈夫曼编码译码设计与实现
哈夫曼编码译码实验报告
哈夫曼编码译码实验报告哈夫曼编码译码实验报告一、引言哈夫曼编码是一种用来对数据进行压缩的算法，它能够根据数据的频率分布来分配不同长度的编码，从而实现对数据的高效压缩。
本次实验旨在通过实际操作，深入理解哈夫曼编码的原理和实现方式，并通过编码和解码过程来验证其有效性。
二、实验目的1. 掌握哈夫曼编码的原理和算法；2. 学会使用编程语言实现哈夫曼编码和解码；3. 验证哈夫曼编码在数据压缩中的实际效果。
三、实验过程1. 数据准备在实验开始前，首先需要准备一段文本数据作为实验材料。
为了更好地展示哈夫曼编码的效果，我们选择了一篇新闻报道作为实验文本。
这篇报道涵盖了多个领域的信息，包括科技、经济、体育等，具有一定的复杂性。
2. 哈夫曼编码实现根据哈夫曼编码的原理，我们首先需要统计文本中每个字符的频率。
为了方便处理，我们将每个字符与其频率构建成一个字符-频率的映射表。
然后，我们根据频率构建哈夫曼树，将频率较低的字符作为叶子节点，频率较高的字符作为内部节点。
最后，根据哈夫曼树构建编码表，将每个字符映射到对应的二进制编码。
3. 哈夫曼解码实现在哈夫曼解码过程中，我们需要根据编码表将二进制编码转换回字符。
为了实现高效解码，我们可以将编码表转换为一个二叉树，其中每个叶子节点对应一个字符。
通过遍历二叉树，我们可以根据输入的二进制编码逐步还原出原始文本。
4. 编码和解码效果验证为了验证哈夫曼编码的有效性，我们需要对编码和解码的结果进行比较。
通过计算编码后的二进制数据长度和原始文本长度的比值，我们可以得到压缩率，进一步评估哈夫曼编码的效果。
四、实验结果经过实验，我们得到了以下结果：1. 哈夫曼编码表根据实验文本统计得到的字符-频率映射表，我们构建了哈夫曼树，并生成了相应的编码表。
编码表中每个字符对应的编码长度不同，频率较高的字符编码长度较短，频率较低的字符编码长度较长。
2. 编码结果将实验文本使用哈夫曼编码进行压缩后，得到了一串二进制数据。
哈夫曼编码译码的设计与实现.pptx
abort();
} for(i=0;i<2*n-1;i++) //将内存中从 HaffNode[i]地址开始的 sizeof(HaffNode[i])的内容写入文 件中
cout<<HaffNode[i].weight<<" ";
cout<<HaffNode[i].lchild<<" ";
cout<<HaffNode[i].rchild<<" ";
cout<<HaffNode[i].parent<<endl;
} //写入文件 fstream outfile1;
3
数据结构课程设计报告
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outfile1.open("E:\\nodedata.dat",ios::out|ios::trunc|ios::binary);//建立进行写入的文件
if(!outfile1) //没有创建成功则显示相应信息
{ cout<<"nodedata.dat 文件不能打开"<<endl;
二、系统设计
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， 求哈夫曼编码时使用一维结构数组HuffCode 作为哈夫曼编码信息的存储。 求哈夫曼编码实际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，就走过了哈夫曼的一个分支，从而得到一位哈夫曼编码值。由于一个字 符的哈夫曼编码就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的低位码，后得到的分支代码为所求的高位码 1、初始化功能模块 此功能模块的功能为从键盘接受字符集大小n，以及n 个字符和 n 个权值。 2、建立哈夫曼编码的功能模块 此模块功能为使用 1 中得到的数据按照教材中的构造哈弗曼的算法构造哈弗曼树，即将 HuffNode 数组中 的各个位置的各个域都填上相关 的值， 并将这个结构体数组存于文件 nodedata.dat 中。 函数原型为： void Creat_Haffmantree(int &n) {
哈夫曼编码和译码的设计与实现
算法与数据结构课程设计哈夫曼编码和译码的设计与实现1。
问题描述利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道的利用率,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站设计一个哈夫曼码的编/译码系统。
2。
基本要求a。
编/译码系统应具有以下功能:(1）I：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）E: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）D：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TextFile中。
（4）P:印代码文件（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CodePrin中。
(5）T：印哈夫曼树（Tree printing）。
将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式（树或凹入表形式或广义表）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.b。
测试数据（1）利用下面这道题中的数据调试程序.某系统在通信联络中只可能出现八种字符，其概率分别为0。
25，0.29,0。
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 PROGRAM IS MY FAVORITE".字符空格 A B C D E F G H I J K L M 频度 186 64 13 22 32 103 21 15 47 57 1 5 32 20字符 N O P Q R S T U V W X Y Z频度57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 13．需求分析3。
哈夫曼编码译码器课程设计
哈夫曼编码译码器课程设计1.哈夫曼编码是一种有效的数据压缩算法，通过将最常用的字符编码为较短的比特串，最大限度地减少了存储空间。
本文档介绍一个哈夫曼编码译码器的设计和实现，该译码器可以实现从原始文本到哈夫曼编码的转换，并且可以从哈夫曼编码还原出原始文本。
2. 设计和实现本译码器的开发采用Python语言，主要分为两部分：哈夫曼编码和译码两部分。
2.1 哈夫曼编码哈夫曼编码的过程主要分为两步：1.统计每个字符出现的频率，并生成一个频率表。
2.根据频率表生成哈夫曼树，并生成相应的编码表。
以下是用于生成哈夫曼编码的Python代码：import heapqfrom collections import defaultdictclass Node:def__init__(self, freq, char=None, left=None, right=None): self.freq = freqself.char = charself.left = leftself.right = rightdef__lt__(self, other):return self.freq < other.freqdef__eq__(self, other):return self.freq == other.freqdef build_tree(data):freq = defaultdict(int)for char in data:freq[char] +=1q = [Node(freq[char], char) for char in freq]heapq.heapify(q)while len(q) >1:left = heapq.heappop(q)right = heapq.heappop(q)parent = Node(left.freq + right.freq, left.char + right.char, l eft, right)heapq.heappush(q, parent)return q[0]def generate_codes(node, current_code='', codes={}):if node is None:returnif node.char is not None:codes[node.char] = current_codegenerate_codes(node.left, current_code +'0', codes)generate_codes(node.right, current_code +'1', codes)return codes通过调用build_tree()函数来生成哈夫曼树，并调用generate_codes()函数来生成编码表。
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。
数据结构课程设计哈夫曼编码实验
数据结构设计性实验Huffman编码与译码学号姓名班级设计性实验—Huffman 编码与译码一．实验目的：在掌握相关基础知识的基础上，学会自己设计实验算法，熟练掌握Huffman 树的建立方法，Huffman 编码的方法，进而设计出Huffman 译码算法，并编程实现。
二．实验要求：在6学时以内，制作出能够实现基于26个英文字母的任意字符串的编译码。
写出技术工作报告并附源程序。
三．实验内容及任务：1．设字符集为26个英文字母，其出现频度如下表所示。
2．建Huffman 树； 3．利用所建Huffman 树对任一字符串文件进行编码——即设计一个Huffman 编码器；4．对任一字符串文件的编码进行译码——即设计一个Huffman 译码器。
实现步骤：1．数据存储结构设计； 2．操作模块设计； 3．建树算法设计； 4．编码器设计；5． 译码器设计；51 48 1 15 63 57 20 32 5 1频度z y x w v u t 字符11611882380频度p 21 f q15 g r 47 h s o n m l k j 字符 57 103 32 22 13 64 186 频度 i e d c b a 空格 字符四．分析以及算法描述1.分析问题1)首先学习二叉树的知识，了解二叉树的路径、权数以及带权路径长度计算。
2)认识霍夫曼树，了解霍夫曼树的定义，构造霍夫曼树构造算法①又给定的n个权值{w1，w2，w3，……，w n}构造根节点的二叉树，从而得到一个二叉树森林F={T1，T2，T3，……T n}。
②在二叉树森里选取根节点全职最小和此最小的两棵二叉树作为左右节点构造新的二叉树，此时新的二叉树的根节点权值为左右子树权值之和。
③在二叉树森林中删除作为新二叉树的根节点左右子树的两棵二叉树，将新的二叉树加入到二叉树森林F中。
④重复②和③，当二叉树森林F只剩下一棵二叉树时，这棵二叉树是所构造的霍夫曼树。
3)练习通过普通树来构造霍夫曼树。
哈夫曼编译码的设计与实现
哈夫曼编\译码的设计与实现一、简介1．设计目的：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。
2．问题的描述：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。
系统应该具有如下的几个功能：接收原始数据、编码、译码、打印编码规则。
二、数据结构的设计：1.哈夫曼结点结构体：typedef struct HtNode{int weight;int parent, lchild, rchild;}HtNode;2.哈夫曼树结构体：typedef struct HtTree{struct HtNode ht[MAXNODE+1];int root;}HtTree, *PHtTree;三、功能（函数）设计：总体上划分为四个模块，具体功能描述如下：1．初始化功能模块：接收输入信息，并正确输出2．建立哈夫曼树的功能模块：按照构造哈夫曼树的算法构造哈夫曼树，将HuffNode数组中的各个位置的各个域都添上相关的值3．哈夫曼编码的功能模块：根据输入的相关字符信息进行哈夫曼编码，然后将结果存入，同时将字符与0、1代码串的一一对应关系打印到屏幕上。
4．译码的功能模块：接收需要译码的0、1代码串，按照哈夫曼编码规则将其翻译成字符集中的字符所组成的字符串形式，将翻译的结果在屏幕上输出四、界面设计：该界面操做简单，内容详细，便于程序使用者根据提示轻松上手。
简洁明朗是该界面最大的特点。
哈夫曼编/译码请逐个输入结点和结点的权值>>>按Enter键开始根据此提示界面进入程序使用阶段。
请输入结点个数：根据用户输入结点个数，动态输入并存储字符及权值然后输出字符与0、1代码串的对应关系。
进入以下界面，进行后续操作1----------------------------编码2----------------------------译码3----------------------------重新输入权值;0----------------------------退出用户键入“0”，即可出编码译码操作五、程序设计：1．函数功能说明及其程序流程图的描述：1>:main函数：控制整个程序的整个流程。
哈夫曼码编、译码器的实现
根据下面给出的存储结构定义 typedef struct // 定义哈夫曼树中每个结点结构体类型 { char ch; //结点字符信息 int weight; // 定义一个整型权值变量 int lchild; // 定义左、右孩子及双亲指针 int rchild; int parent; } HTNode; typedef HTNode HFMT[MAXLEN]; //用户自定义HFMT数组类型 typedef char** HfCode;//动态分配字符数组存储哈夫曼编码表 （7）基本操作的函数设计 void InitHFMT(HFMT T)；//初始化哈夫曼树 void InputWeight(HFMT T,char* weightFile)；// 输入权值 void SelectMin(HFMT T,int i,int *p1,int *p2)； //选择所有结点中较小的结点 void CreatHFMT(HFMT T)；// 构造哈夫曼树，T[2*n-1]为其根结点 void PrintHFMT (HFMT T)；// 输出向量状态表 void printHfCode(HfCode hc)；//输出字符的哈夫曼编码序列 HfCode hfEnCoding(HFMT T)；//利用构成的哈夫曼树生成字符的编码 void print_HuffmanTree(HFMT HT,int t,int i)//按树形形态输出哈 夫曼树的形态 void Encoder(char* original,char* codeFile,HfCode hc,HFMT HT)； //利用已建好的哈夫曼树,对original文件中要传输的原始数据进行编 码， //将编码结果存入文件codeFile中 void Decoder(char* codeFile ,char* textFile,HFMT HT)； //利用已建好的哈夫曼树,对传输到达的codeFile中的数据代码进行译
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五、总结
通过本次课程设计，我对哈夫曼树及哈夫曼编码有了更深刻的理解。
同时对C，C++的编程以及算法的实现产生了比较大的兴趣，还学到了许多在处理程序时的技巧和方法，刚看见实验题目时我一点头绪都没有，通过看数据结构书知道了编码如何写代码，但是译码还不不太明白如何进行编写，后来通过网上的资料将自己的思路捋顺了。
在译码处，不单实现了从文件读入，同时也实现了从键盘读入。
另外，我认为调试功能是整个编写程序过程中很重要的一个环节。
通过这次实验我对调试有了更加深刻的理解，懂得怎么样去调试程序，如何发现错误，如何更高效的改正，通过对上面程序的编写让我积累了一些编程的经验，比如在你编写代码是首先你应在大脑内先构思好你的程序，并在纸上写下你的思路很实现步骤，而不是急于动手编写。
有些事没想好就急于容易出现一些逻辑上的错误，最后实现不了又必须重来。
其次是数据类型的处理，不能将字符型数据存其他类型的数据，计算机是不识别的，写程序是要严格规范自己对不同类型数据存储和使用，还有就是当一个数据不再被使用时或下次你要用它来存放其他数值时要记得提前赋空，以免数据出错。
还有就是在程序中如果你要重复某些步骤时你可以。