实验树及其应用

云南大学软件学院数据结构实验报告

（本实验项目方案受“教育部人才培养模式创新实验区（X3108005）”项目资助）实验难度： A □ B □ C ■

学期：2014 秋季学期

任课教师: 张德海王常吉

实验题目: 树及其应用

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完成提交时间：2014年 12月 7日

云南大学软件学院2010学年秋季学期

《数据结构实验》成绩考核表

学号：20131120267 姓名：蔡智霖本人承担角色：代码设计，算法分析，运行监测，填写报告

综合得分：（满分100分）

指导教师：年月日

云南大学软件学院2010学年秋季学期

《数据结构实验》成绩考核表

学号：20131120272 姓名：邓飞武本人承担角色：结果检验，实验构思，调试代码

综合得分：（满分100分）

指导教师：年月日

云南大学软件学院2010学年秋季学期

《数据结构实验》成绩考核表

学号：20131120247 姓名：温岩松本人承担角色：错误总结，结果验证，调试代码

综合得分：（满分100分）

指导教师：年月日

云南大学软件学院2010学年秋季学期

《数据结构实验》成绩考核表

学号：20131120258 姓名：程哲本人承担角色：调试代码，错误总结，实验分析

综合得分：（满分100分）

指导教师：年月日

（下面的内容由学生填写，格式统一为，字体: 楷体, 行距: 固定行距18，字号: 小四，个人报告按下面每一项的百分比打分。难度A满分70分，难度B满分90分）一、【实验构思（Conceive）】(10%)

（本部分应包括：描述实验实现的基本思路，包括所用到的离散数学、工程数学、程序设计、算法等相关知识）

为了建立哈夫曼树以及实现哈夫曼编码，因此我们选择了结点结构体，利用这一结构体，我们定义了一个结构体数组和一个树根指针，数组用来纪录输入数据的多少，树根指针用来连接哈夫曼树。

二、【实验设计(Design)】(20%)

（本部分应包括：抽象数据类型的功能规格说明、主程序模块、各子程序模块的伪码说明，主程序模块与各子程序模块间的调用关系）

1.数据的输入：

在我的程序中使用函数settree()输入数据，为了能够使数据的不断输入，我使用了一个WHILE{}循环，同时我在开始的时候还定义了输入数据的大小，这样就可以更好的了解输入了多少数据，数据的输入是为了能够建立哈夫曼树。

2.哈弗曼的编码：

本次程序设计的主要目的就是生成哈夫曼树，当然为了这个目的我们就要进行编码，在编码之前我们必须要知道输入的数据即结点的权值的大小，通过权值的大小我们便能够建立哈夫曼树。在建立好哈夫曼树以后，我们通过哈夫曼编码的定义即使用函数setcode()就可以完成我的目的。

3.哈弗曼编码的输出：

在此次设计中，我们有编码就有输出编码，输出编码我采用了函数disp()，在这个函数中我用到了文件的输入和输出。因为从开始我们就将输入的数据保存在文件中，所以在对编码的输出就必须从文件中读出，然后才能输出。

三、【实现描述（Implement）】(30%)

（本部分应包括：抽象数据类型具体实现的函数原型说明、关键操作实现的伪码算法、函数设计、函数间的调用关系，关键的程序流程图等，给出关键算法的时间复

杂度分析。）程序流程图：

程序的开头：

在我的程序中要用到输入（cin）、输出（cout）、文件的保存,还用到函数isalpha()，所以我们必须添加如下头文件

#include

#include

#include

哈弗曼的定义：

具体代码如下：

struct node

{

int w; //存放结点的权值，假设只考虑处理权值为整数的情况

int flag;

char c;

struct node *plink,*llink,*rlink; //定义哈夫曼树各结点

char code[27];

}*num[100],*root;

输入数据函数的实现：

为了实现输入数据的函数，我们还调用了函数go()、setcode()、printtree()，在此函数中我使用了一个for循环语句；具体代码如下：

void settree(void)

{

int i,j,k;

struct node *p1,*p2,*tmp,*p;

void go(struct node *);

void setcode(struct node *);/*建立每一个字符的编码*/

void printtree(struct node *);

cout<<"输入字符串的长度："<

cin>>n;

while(getchar()!='\n')

continue;

ofstream file("hfmtree.txt",ios::out|ios::in);

for(i=0;i

{

p=(struct node *)malloc(sizeof(struct node));

cout<<"请输入一个字符:"<

cin>>p->c;

cout<<"请输入这个字符的权:"<

cin>>p->w;

p->plink=NULL;

p->rlink=NULL;

p->llink=NULL;

num[i]=p;

file<<"字符"<c<<"字符的权"<w<

}

file.close();

for(i=0;i

{

for(j=i+1;j

{

if(num[i]->w>num[j]->w)

{

tmp=num[i];

num[i]=num[j];

num[j]=p;

}

}

}

/*开始建立树*/

num[n]=NULL;

k=n;

while(num[1]!=NULL)

{

p=(struct node *)malloc(sizeof(struct node));

p1=num[0];

p2=num[1];

p->llink=p1;

p->rlink=p2;

p->plink=NULL;

p1->plink=p;

p2->plink=p;

p->w=p1->w+p2->w;

for(i=1;i

{

num[i]=num[i+1];

}

k--;

num[0]=p;

for(i=0;i

{

for(j=i+1;j

{

if(num[i]->w>num[j]->w)

{

tmp=num[i];

num[i]=num[j];

num[j]=tmp;

}

}

}

}

root=num[0];

/*建立完毕*/

/*写入文件，前序*/

ifstream infile;

infile.open("hfmtree.txt",ios::in);

if(!infile)

{

cout<<"打开文件错误！";

getchar();

}

else

setcode(root);

file.close();

}

哈弗曼编码函数的实现：

在这个函数中我使用了文件的有关方面的内容，同时也采用了一个while循环语句，具体代码如下：

void code(void)

{

FILE *fp1,*fp2,*fp3;

char ch1,ch2,c;

if((fp1=fopen("c:\\hfmtree.txt","rb"))==NULL)

{

cout<<"打开文件错误!";

getchar();

}

if((fp2=fopen("c:\\tobetrans.txt","rb"))==NULL)

{

cout<<"打开文件错误!";

getchar()；

}

if((fp3=fopen("c:\\codefile.txt","wb"))==NULL)

{

cout<<"打开文件错误!";

getchar();

}

while((ch1=fgetc(fp2))!=EOF)

{

t=0;

while((ch2=fgetc(fp1))!=EOF)

{

if(ch1==ch2)

{

while((c=fgetc(fp1))!=')')

{

tmpcode[t++]=c;

}

tmpcode[t]='\0';

fputs(tmpcode,fp3);

fputc('@',fp3);

rewind(fp1);

break;

}

}

}

fclose(fp1);

fclose(fp2);

fclose(fp3);

}

哈弗曼编码的输出函数的实现：

在该函数中我用到了文件的打开及读出又关方面的内容，具体代码如下：void disp(void)

{

FILE *fp1,*fp2;

char ch1,ch2;

char tmp[20];

int t;

if((fp1=fopen("c:\\hfmtree.txt","rb"))==NULL)

{

cout<<"打开文件错误!";

getchar();

//exit(0);

}

if((fp2=fopen("c:\\hfmcode.txt","wb"))==NULL) {

cout<<"打开文件错误!";

getchar();

//exit(0);

}

while((ch1=fgetc(fp1))!=EOF)

{

if(ch1=='(')

{

t=0;

ch1=fgetc(fp1);

ch2=ch1;

while((ch1=fgetc(fp1))!=')')

{

tmp[t++]=ch1;

}

tmp[t]='\0';

printf("%c-----%s\n",ch2,tmp);

fputc(ch2,fp2);

fputc('-',fp2);

fputc('-',fp2);

fputc('-',fp2);

fputs(tmp,fp2);

fputc('\n',fp2);

}

}

fclose(fp1);

fclose(fp2);

}

程序的主函数：

在主函数中使用了控制语句goto,具体代码如下：

{

int i;

void settree(void); /*建立树*/

void code(void);

void decode(void); /* 译码*/

void disp(void) ;

root=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));

cout<<"******************************哈夫曼编码/译码器******************************"<

while(1){

start:

cout<<"1.设定处始植"<

while(scanf("%d",&i)!=1)

{

while(getchar()!='\n')

continue;

cout<<"输入错误!"<

}

switch (i)

{

case 1:

settree();

break;

case 2:

decode();

break;

case 3:

disp();

break;

case 4:

exit(0);

default:

cout<<"输入错误!"<

goto start;

}

}

} int main(void)

{

int i;

void settree(void); /*建立树*/

void code(void);

void decode(void); /* 译码*/

void disp(void) ;

root=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));

cout<<"******************************哈夫曼编码/译码器******************************"<

while(1){

start:

cout<<"1.设定处始植"<

while(scanf("%d",&i)!=1)

{

while(getchar()!='\n')

continue;

cout<<"输入错误!"<

}

switch (i)

{

case 1:

settree();

break;

case 2:

decode();

break;

case 3:

disp();

break;

case 4:

exit(0);

default:

cout<<"输入错误!"<

goto start;

}

}

}

四、【测试结果（Testing）】(10%)

（本部分应包括：对实验的测试结果，应具体列出每次测试所输入的数据以及输出的数据，并对测试结果进行分析总结）

调试程序后界面出现

输入1以后程序后界面出现

输入3以后程序后界面出现