哈夫曼编码译码系统试验报告数据结构课程设计

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数据结构课程设计报告

项目名称：哈弗曼编/译码系统的设计

与实现姓名：鉏飞祥学号：E21414018专业：软件工程

完成日期2023/7/4

计算机科学与技术学院

1.需求分析1.1问题描述

?

问题描述：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（解码）。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编译码系统。

1.2基本要求

(1)输入的形式和输入值的范围；(2)输出的形式；(3)程序所能达到的功能。1.基本要求

（1）初始化（Initialzation）。从数据文件DataFile.data中读入字符及每个字符的权值，建立哈夫曼树HuffTree；

（2）编码（EnCoding）。用已建好的哈夫曼树，对文件ToBeTran.data中的文本进行编码形成报文，将报文写在文件Code.txt中；

（3）译码（Decoding）。利用已建好的哈夫曼树，对文件CodeFile.data中的代码进行解码形成原文，结果存入文件Textfile.txt中；

（4）输出（Output）。输出DataFile.data中出现的字符以及各字符出现的频度（或概率）；输出ToBeTran.data及其报文Code.txt；输出CodeFile.data及其原文Textfile.txt；

2.概要设计

说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义。主程序的流程以及各程序模块之间的层次(调用)关系。

(1)数据结构哈夫曼树的节点structhuff

1

{

intweight;intparent;intl;intr;};

哈夫曼编码的存储structhuff*hufftree;

(2)程序模块

选择1到i-1中parent为0且权值最小的两个下标voidSelect(structhuff*HT,intn,int&s1,int&s2)构建哈夫曼树：

voidhuffmancoding(structhuff*ht,int*w,intn)对原文进行编码：voidcode(char*c)根据报文找到原文：voiddecoding(char*zifu)

3.详细设计核心技术分析：

1：构建哈夫曼树及生成哈夫曼编码：

根据每个字符权值不同，根据最优二叉树的构建方法，递归生成哈夫曼树，并且用数组存放哈夫曼树。

再从每一叶子节点向树根遍历，求得编码例如：

如下图的四个节点v1，v2，v3，v4，他们的权值分别为7，11,4,571145

2

V1V2V3V4第一步：选择两个权值最小的节点作为左右子孩子，建立一个二叉树，双亲权值为两个自孩子之和，如图

7119

重复第一步：

1116

重复第一步：16

V33

V1V2VV3V4V2V1V3V427

V2V1V4则此时建立的是优有二叉树，约定定左子树边编码为1，右子树编码为0，则可以对次二叉树进行编码，如图：

则各顶点的编码为：V101V21V3001V4000

2：将原文编码：

逐个从文件读入字符，根据已经建立好的哈夫曼树，找到每一字符对应的编码

3：将报文译码：步骤一：

先读入一个字符，存入匹配字符串步骤二：

根据匹配串找所有的哈夫曼编码，假使找到对应的编码，则输入该编码所对

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1V2010V11V30V4

应的字符，假使找不到，则读入两个字符存入匹配串，重复步骤二，找到为止。

步骤三：

把剩下的字符重复步骤一二

4.测试与分析

调试过程，不可能错的分派空间的语句却莫名的让整个程序崩溃，关于编译原理和内存分派的各种问题太欠缺。学了计算机组成原理与体系结构也不知道

譬如在自定义函数中：Char**c;

C=(char**)malloc(4*sizoef(char*));C[2]=(char*)malloc(4*sizeof(char));

这样竟然会让程序这执行到这一句时崩溃，本来不可能有错误的。而这句假使写在主函数中，就不会有问题。分派的空间不大，不可能是内存不够用。解决的方法是分开，把

C=(char**)malloc(4*sizoef(char*));

放在主函数中，另外一句不变仍旧在自定义函数中。

malloc和free尽量配对使用，注意：malloc后寻常要对返回值进行判断，避免发生不必要的错误。

注意，最好再p被free掉后，加上p=NULL这句

“野指针〞不是NULL指针，是指向“垃圾〞内存（不可用内存）的指针。人们一般不会错用NULL指针，由于用if语句很简单判断。但是“野指针〞是很危险的，if无法判断一个指针是正常指针还是“野指针〞。有个良好的编程习惯是避免“野指针〞的唯一方法。

指针p被free或者delete之后，没有置为NULL，让人误以为p是个合法的指针。别看free和delete的名字（特别是delete），它们只是把指针所指

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的内存给释放掉，但并没有把指针本身干掉。此时指针指向的就是“垃圾〞内存。释放后的指针应马上将指针置为NULL，防止产生“野指针〞

malloc函数动态申请的内存空间是在堆里(而一般局部变量存于栈里)，并且该段内存不会被初始化，与全局变量不一样，假使不采用手动free()加以释放，则该段内存一直存在，直到程序退出才被系统，所以为了合理使用内存，在不适用该段内存时，应当调用free()。另外，假使在一个函数里面使用过malloc，最好要配对使用free，否则简单造成内存泄露（没有将内存还给自由存储区）。

但是，往往会在free的时候发生段错误.

正确的做法是这样：

//在分派之前加一句判断指针是否为空，防止产生内存泄露程序运行结果：

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完美解决所提出的问题。5.附录

#include#include#includestructhuff{

intweight;intparent;intl;intr;};

intmm;/*记录哈夫曼字码的个数*/structhuff*hufftree;char**huffmancode;

voidSelect(structhuff*HT,intn,intintmin2=100;

inti;

for(i=1;iHT[i].weight)for(i=1;iHT[i].weight)for(i=1;i

ht=(structhuff*)malloc((