淮海工学院 数据结构 第4次实验

淮海工学院计算机科学系实验报告书

课程名：《数据结构》

题目：树型数据结构实验

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姓名：

树型数据结构实验报告要求

1目的与要求:

1）熟练掌握Huffman树的创建算法与编程实现；

2）熟练掌握Huffman编码算法的实现与编程应用；

3）创建较为实用的通信报文Huffman编码系统和译码系统;

4）按照实验题目要求独立正确地完成实验内容（提交程序清单及相关实验数据与运行结果）；

5）认真书写实验报告,并按时提交。

2 实验内容或题目

实验四：树型数据结构实验——创建通信报文编码与译码系统

构造通信报文编码和译码系统（要求Huffman编码与译码）。条件：

1、使用英文报文实施加密通信。设组成报文的字符集为26个英文字母（不分大小写）和两个标点符号字符“,”、“.”和一个空格字符（共29个字符）。

2、字符集中每个字符（含字母和两个标点符号）的使用概率自己根据英文行文合理给出（可以在网上查询）。

3、以字符集中各个字符为叶结点、字符的使用频率为权重构造Huffman树，并求得各个字符的Huffman编码（参考教材P152-153教材算法6.16)。同时，输出构造的Huffman树和字符编码结果。

4、在上述通信报文编码和译码系统中实现：输入一报文原文（即使用英文书写的一段文字或一两句话，称为明文），给出要发送的报文编码（密文）；再输入一密文（0、1序列），输出其对应的译码报文（明文）。其中报文原文或编码序列自己设定，尽量是一句话或一段文字的对应编码序列，这样可以验证输出结果的正确性。

5、本次实验程序给出创建哈弗曼和哈弗曼编码的源程序，调试运行并实验本次实验的全部功能。

3 实验步骤与源程序

#include

#include

#include

typedef char* HuffmanCode;/*动态分配数组，存储哈夫曼编码*/

typedef struct

{

unsigned int weight ; /* 用来存放各个结点的权值*/

unsigned int parent, LChild,RChild ; /*指向双亲、孩子结点的指针*/ }HTNode, * HuffmanTree; /*动态分配数组，存储哈夫曼树*/

void select(HuffmanTree *ht,int n, int *s1, int *s2)

{

int i;

int min;

for(i=1; i<=n; i++)

{

if((*ht)[i].parent == 0)

{

min = i;

i = n+1;

}

}

for(i=1; i<=n; i++)

{

if((*ht)[i].parent == 0)

{

if((*ht)[i].weight < (*ht)[min].weight)

min = i;

}

}

*s1 = min;

for(i=1; i<=n; i++)

{

if((*ht)[i].parent == 0 && i!=(*s1))

{

min = i;

i = n+1;

}

}

for(i=1; i<=n; i++)

{

if((*ht)[i].parent == 0 && i!=(*s1))

{

if((*ht)[i].weight < (*ht)[min].weight)

min = i;

}

}

*s2 = min;

}

void CrtHuffmanTree(HuffmanTree *ht , int *w, int n)

{ /* w存放已知的n个权值，构造哈夫曼树ht */

int m,i;

int s1,s2;

m=2*n-1;

*ht=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode)); /*0号单元未使用*/

for(i=1;i<=n;i++)

{/*1-n号放叶子结点，初始化*/

(*ht)[i].weight = w[i];

(*ht)[i].LChild = 0;

(*ht)[i].parent = 0;

(*ht)[i].RChild = 0;

}

for(i=n+1;i<=m;i++)

{

(*ht)[i].weight = 0;

(*ht)[i].LChild = 0;

(*ht)[i].parent = 0;

(*ht)[i].RChild = 0;

} /*非叶子结点初始化*/

/* ------------初始化完毕！对应算法步骤1---------*/

for(i=n+1;i<=m;i++) /*创建非叶子结点,建哈夫曼树*/

{ /*在(*ht)[1]~(*ht)[i-1]的范围内选择两个parent为0且weight最小的结点，其序号分别赋值给s1、s2返回*/

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;

}

}/*哈夫曼树建立完毕*/

void outputHuffman(HuffmanTree HT, int m)

{

if(m!=0)

{

printf("%d ", HT[m].weight);

outputHuffman(HT,HT[m].LChild);

outputHuffman(HT,HT[m].RChild);

}

}

void CrtHuffmanCode(HuffmanTree *ht, HuffmanCode *hc, int n)

/*从叶子结点到根，逆向求每个叶子结点对应的哈夫曼编码*/

{

char *cd;

int i;

unsigned int c;

int start;

int p;

hc=(HuffmanCode *)malloc((n+1)*sizeof(char *)); /*分配n个编码的头指针*/

cd=(char * )malloc(n * sizeof(char )); /*分配求当前编码的工作空间*/

cd[n-1]='\0'; /*从右向左逐位存放编码，首先存放编码结束符*/

for(i=1;i<=n;i++) /*求n个叶子结点对应的哈夫曼编码*/

{

start=n-1; /*初始化编码起始指针*/

for(c=i,p=(*ht)[i].parent; p!=0; c=p,p=(*ht)[p].parent) /*从叶子到根结点求编码*/ if( (*ht)[p].LChild == c)

cd[--start]='0'; /*左分支标0*/

else

cd[--start]='1'; /*右分支标1*/

hc[i]=(char *)malloc((n-start)*sizeof(char)); /*为第i个编码分配空间*/

strcpy(hc[i],&cd[start]);

}

free(cd);

}

char* mingma(HuffmanTree HT,int m,char *ch,char*code)

{

char *result=new char[100];

for(int i=0,j=0;ch[j]!=0;j++)

{

int n=m;

while(HT[n].LChild != 0&&HT[n].RChild != 0)

{

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

n=HT[n].LChild;

else

n=HT[n].RChild;

i++;

}

result[j]=ch[n-1]; }

result[j]=0;

return result;

}

char* miwen(HuffmanTree HT, int m,char *ch,char *c,HuffmanCode* code) {

char *result=new char[100];

result[0]=0;

int i,j,n=0;

for(i=0;ch[i]!='\0';i++)

{

for(j=0;j

{

if(c[j]==ch[i])

{

strcat(result,code[j+1]);

break;

}

}

}

return result;

}

char *CrtHuffmanCode(HuffmanTree *ht, HuffmanCode *hc, int n,char *ch) {

char *cd;

int i;

int c;

int start;

int p;

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,p=(*ht)[i].parent; p!=0; c=p,p=(*ht)[p].parent)

if( (*ht)[p].LChild==c)

cd[--start]='0';

else

cd[--start]='1';

hc[i]=(char *)malloc((n-start)*sizeof(char));

strcpy(hc[i],&cd[start]);

}

free(cd);

for(i=1;i<=n;i++)

printf("%c编码为%s\n",ch[i-1],hc[i]);

char mm[100];

printf("输入明码：\n");

gets(mm);

char* miwen(HuffmanTree HT,int m,char *ch,char *c,HuffmanCode* code);

printf("对应密文：\n%s\n",miwen(*ht,29,mm,ch,hc));

return 0;

}

void main()

{

HuffmanTree HT;

HuffmanCode HC;

int n=29;

int s=0;

int m;

char zi[29]={'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',',','.',' '};

int w[29]={8,2,4,3,1,18,24,30,7,19,11,54,30,66,71,31,19,73,75,69,36,10,12,22,17,25,72,40,12};

printf("the total number of the Huffman Tree:");

CrtHuffmanTree(&HT,w,n);

m = 2*n-1;

outputHuffman(HT,m);

printf("\n");

char *hc=CrtHuffmanCode(&HT,&HC,n,zi);

printf("输入密文\n");

char t_[100];

scanf("%s",t_);

printf("对应明文：\n%s\n",mingma(HT,2*n-1,zi,t_));

}

4 测试数据与实验结果（可以抓图粘贴）

5 结果分析与实验体会

开始没有什么头绪后来老师提示一些方法，在根据老师给的代码做了出来,遇到的麻烦是忘了C语

言输出格式，%s和%c的区别，开始用%c，后来才想起这是单个字符的输出，%s才是串的输出。