哈夫曼编码和译码系统

1、实训报告题 目： 哈夫曼编码和译码系统院 系： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 目录一、前言.1二、需求分析.11.问题描述.12.基本要求.13.根据需求，该系统应具备以下功能.2.三、概要设计.21.哈夫曼编码和译码的方法概述.22.流程图.3四、详细设计.41.用类来定义变量和函数.42. 构造哈夫曼树.53. 根据哈夫曼树进行哈夫曼编码.64. 输出对应的哈夫曼编码表.75.对输入的字符进行编码.86.对输入的编码进行译码.97.主函数.10五、调试分析.13六、实验总结.16一、前言在这个信息高速发展的时代，每时每刻都进行着大量的信息传递，到处都离不开信息，它贯穿

2、在人们日常的生活之中，对人们产生的影响日趋扩大，而利用哈夫曼码进行通信则可以大大提高信道利用率，缩短通信传输时间，降低传输成本。在生产中则可以更大可能的降低成本从而获得更大里润，这也是信息时代发展的趋势所在。本次实训设计的是哈夫曼编码和译码系统，建立一个简易的系统，对于给定的一篇英文文章，统计字符出现的概率，并根据概率建立Huffman树，利用Huffman编码对文章进行编码和译码。掌握Huffman树的建立与应用，并进一步熟练掌握程序的设计流程。这是个拥有完整功能的系统程序，对将所学到的知识运用到实践中，在设计的同时，培养了学生各方面的能力。二、需求分析1.问题描述在传送电文时，人们总是希望

3、传送时间尽可能短，这就是要求使电文代码长度尽可能短。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能够对待传输数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码，所以为这样的信息收发站写一个哈夫曼的编译码系统。2.基本要求输入一段英文原文，构造哈夫曼树，生成对应的编码表，输出原文对应的编码，或者是根据已生成的编码表，输入一段二进制数编码，得到对应的字符原文。3.根据需求，该系统应具备以下功能对给出的字符以及字符的权值构造哈夫曼树，生成对应的编码表输入一段原文，对原文进行编码输入二进制编码，输出对应的原文3、 概要设计1.哈夫曼编码和译

4、码的方法概述初始化，每个字符就是一个结点，对应节点的权值大小，选取权值最小的两个结点，以它们为儿子，构造出一个新的结点；新结点的权值就是它两个儿子的权值之和；构造之后，从原来的结点序列里删除刚才选出的那两个结点，但同时将新生成的结点加进去；如果结点序列里只剩下一个结点，表示构造完毕，退出。否则回到第一步。对某个结点而言，其左孩子在当前阶段的编码为0，右孩子的编码为1，这样就可以通过遍历树来生成字符一一对应的编码表 来到这里，基本上艰苦的已经完成了，对某个具体的字符串编码和解码就只是简单的“查表替换”的工作了。   译码：         译码也

5、是个简单的查表-替换过程。如果利用该种编码发送字符串，则它的“字符编码”对应表也必须发送过去，然后 对给出的一串编码，从左向右，将编码组合起来并查表，一旦找到有匹配的字符，则将当前的编码替换为对应的字符。         因为该编码是不会出现”某一个字符的编码是另一个字符编码的缀”这种情况的，也就是不会出现类似于“A 为00而 B 为0010”   这样的情况，所以译码出来的字符串是唯一的，而且就是原来进行编码的那一个。2.流程图CreateHCodeDispHCodeeditHCodeCreatHTHuffmanMenu()deHC

6、ode取权值最小的两个节点节点权值小的至于左边，大的置于右边权值相加新的节点For循环直到添加完所有的节点值构成哈夫曼树四、详细设计1.用类来定义变量和函数class Node /节点类public:friend Hafuman;char data; /结点值int weight; /权值int parent; /双亲结点int lchild; /左孩子结点int rchild; /右孩子结点void CreateHT(Node ht, int n); void CreateHCode(Node ht, Hafuman hcd, int n); ;class Hafumanpublic:fri

7、end Node;char cdN; /存放哈夫曼码int start; /从start开始读cd中的哈夫曼码void DispHCode(Node ht, Hafuman hcd, int n);void editHCode(Node ht, Hafuman hcd, int n);void deHCode(Node ht, Hafuman hcd, int n);2.构造哈夫曼树void Node:CreateHT( Node ht, int n) int i, k, lnode, rnode;int min1, min2;for (i = 0; i<2 * n - 1; i+)ht

8、i.parent = hti.lchild = hti.rchild = -1; /所有结点的相关域置初值-1for (i = n; i<2 * n - 1; i+) /构造哈夫曼树min1 = min2 = 32767; /int的范围是-3276832767lnode = rnode = -1； /记录最小权值的两个结点位置for (k = 0; k <= i - 1; k+)if (htk.parent = -1) /只在尚未构造二叉树的结点中查找if (htk.weight<min1) /若权值小于最小的左节点的权值min2 = min1; rnode = lnode

9、;min1 = htk.weight; lnode = k;else if (htk.weight<min2)min2 = htk.weight; rnode = k; htlnode.parent = i; htrnode.parent = i; /两个最小节点的父节点是ihti.weight = htlnode.weight + htrnode.weight; /两个最小节点的父节点权值为两个最小节点权值之和hti.lchild = lnode; hti.rchild = rnode; /父节点的左节点和右节点3.根据哈夫曼树进行哈夫曼编码void Node:CreateHCode(

10、Node ht, Hafuman hcd, int n)int i, f, c;Hafuman hc;for (i = 0; i<n; i+) /根据哈夫曼树求哈夫曼编码hc.start = n; c = i;f = hti.parent;while (f != -1) /循序直到树根结点结束循环if (htf.lchild = c) /处理左孩子结点hc.cdhc.start- = '0'else /处理右孩子结点hc.cdhc.start- = '1'c = f; f = htf.parent;hc.start+; /start指向哈夫曼编码hc.cd

11、中最开始字符hcdi = hc;4.输出对应的哈夫曼编码表void Hafuman:DispHCode(Node ht, Hafuman hcd, int n) int i, k;cout << " 输出哈夫曼编码:n"for (i = 0; i<n; i+) /输出data中的所有数据，即A-Z cout<<"t"<<hti.data<<":"for (k = hcdi.start;k<=n; k+)/输出所有data中数据的编码 cout<< hcdi.cdk

12、;cout<<"n"5.对输入的字符进行编码void Hafuman:editHCode(Node ht, Hafuman hcd, int n) char stringMAXSIZE;int i, j, k;cin>> string; /把要进行编码的字符串存入string数组中cout<<"n输出编码结果:n"for (i = 0; stringi != '#' i+) /#为终止标志for (j = 0; j<n; j+)if (stringi = htj.data | stringi =

13、htj.data+32)/循环查找与输入字符相同的编号，相同的就输出这个字符的编码for (k = hcdj.start; k <= n; k+)cout<< hcdj.cdk;break; /输出完成后跳出当前for循环 6.对输入的编码进行译码void Hafuman:deHCode(Node ht, Hafuman hcd, int n) /译码函数char codeMAXSIZE;int i, j, k, m, x,Knum = 50; cin>> code; /把要进行译码的字符串存入code数组中while (code0 != '#')

14、for (i = 0; i<n; i+)m = 0; /m为想同编码个数的计数器for (k = hcdi.start,j=0;k<=n;k+,j+) /j为记录所存储这个字符的编码个数if (codej = hcdi.cdk) /当有相同编码时m值加1m+;if (m = j) /当输入的字符串与所存储的编码字符串个数相等时则输出这个的data数据cout<< hti.data;for (x = 0; codex - 1 != '#' x+) /把已经使用过的code数组里的字符串删除 codex = codex + j;Knum-;if (Knum

15、< 1) code0 = '#'7.主函数void main()int n = 26, i; int x, flag = 1;Node a; Hafuman b; Char str= 'A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P','

16、Q','R','S','T','U','V','W','X','Y','Z' ;/初始化Int fnum= 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 ; /初始化Node htM; Hafuman hcdN; for (i = 0; i<n; i+) /把初始化的数据存入ht结构体中hti.data = stri;hti.weight = fn

17、umi;while (flag) /菜单函数，当flag为0时跳出循环cout<<"n"cout<<"n *"cout<<"n * 1-显示编码-1 *"cout<<"n * 2-进行编码-2 *"cout<<"n * 3-进行译码-3 *"cout<<"n * 4-退出-4 *"cout<<"n *"cout<<"n"cout<<

18、;"请输入选择的编号:"cin >>x;switch (x)case 1:system("cls"); /清屏函数a.CreateHT(ht, n);a.CreateHCode(ht, hcd, n);b.DispHCode(ht, hcd, n);cout<<"n按任意键返回."_getch();system("cls");break;case 2:system("cls");cout<<"请输入要进行编码的字符串(以#结束):n"b.editHCode(ht, hcd, n);cout<<"n按任意键返回."_getch();system("cls");break;case 3:system(