用哈夫曼编码实现文件压缩

《用哈夫曼编码实现文件压缩》

实验报告

课程名称数据结构

实验学期 2011 至 2012 学年第 2 学期

学生所在系部计算机学院

年级 2010级专业班级 ********** 学生姓名 ****** 学号 ************

任课教师 ######

实验成绩

哈夫曼编码实现文件压缩

1、了解文件的概念。

2、掌握线性链表的插入、删除等算法。

3、掌握Huffman树的概念及构造方法。

4、掌握二叉树的存储结构及遍历算法。

5、利用Huffman树及Huffman编码，掌握实现文件压缩的一般原理。

微型计算机、Windows 系列操作系统、Visual C++6.0软件。

根据ASCII码文件中各ASCII字符出现的频率情况创建Haffman树，再将各字符对应的哈夫曼编码写入文件中，实现文件压缩。

本次实验采用将字符用长度尽可能短的二进制数位表示的方法，即对于文件中出现的字符，无须全部都用8位的ASCII码进行存储，根据他们在文件中出现的频率不同，我们利用Haffman算法使每个字符能以最短的二进制字符进行存储，以达到节省存储空间，压缩文件的目的。解决了压缩需采用的算法，程序的思路已然清晰：

1．统计需压缩文件中每个字符出现的频率。

2．将每个字符的出现频率作为叶子结点构建Haffman树，然后将树中结点引向其左孩子的分支标“0”，引向其右孩子的分支标“1”；每个字符的编码即为从根到每个叶子的路径上得到的0、1序列，这样便完成了Haffman编码，将每个字符用最短的二进制字符表示。

3．打开需压缩文件，再将需压缩文件中的每个ASCII码对应的Haffman编码按bit单位输出。

4．文件压缩结束。

（1）构造Hufffman树的方法—Hafffman算法

构造Huffman树步骤：

I. 根据给定的n个权值{w1,w2,??wn}，构造n棵只有根结点的二叉树，

令起权值为wj。

II. 在森林中选取两棵根结点权值最小的树作左右子树，构造一棵新的二叉树，置新二叉树根结点权值为其左右子树根结点权值之和。

III. 在森林中删除这两棵树，同时将新得到的二叉树加入森林中。

Ⅳ.重复上述两步，直到只含一棵树为止，这棵树即哈夫曼树。

对于Haffman的创建算法，有以下几点说明：

a) 这里的Haffman树采用的是基于数组的带左右儿子结点及父结点下标作为存储结点的二叉树形式，这种空间上的消耗带来了算法实现上的便捷。

b) 由于对于最后生成的Haffman树，其所有叶子结点均为从一个内部树扩充出去的，所以，当外部叶子结点数为m个时，内部结点数为m-1，整个Haffman 树的需要的结点数为2m-1

c) 初始化Hafffman树分两步进行，先将所有结点赋值，再将前m个叶子结点赋初值。

d) 在查找权值最小并且父结点为空的两个结点时，通过逐个比较，将两结点的位置下标与权值分别保存。方便在与其父结点建立联系时调用。

2）压缩过程的实现：

压缩过程的流程是清晰而简单的：

1创建Haffman树→2打开需压缩文件→3将需压缩文件中的每个ASCII码对应的Haffman编码按bit单位输出→4文件压缩结束。

其中，步骤1和步骤3是压缩过程的关键。

a) 步骤1:这里所要做工作是得到Haffman数中各叶子结点字符出现的频率并进行创建。

b) 步骤3: 将需压缩文件中的每个ASCII码对应的Haffman编码按bit单位输出，这是本压缩程序中最关键的部分。

这里涉及“转换”和“输出”两个关键步骤：

“转换”部分大可不必去通过遍历Haffman树来找到每个字符对应的哈夫曼编码，可以将每个码值及其对应的ASCII码存放于如下所示的结构体中：

typedef struct

{

char asciiCode;

unsigned long haffCode;

int haffCodeLen;

}HaffCode;

创建由该结构体结点所组成的，长度为128的一维数组codeList[128]，

且codeList中的下标和asciiCode满足下面的顺序存放关系：

codeList[i].asciiCode=i;

这样的话，查找某个字符inChar的Haffman编码的工作便变得相当轻松了,如下：sHaffCode=codeList[inChar].haffCode;

数组codeList[128]的创建可以采用某种遍历方式下的按找到的字符进行置数的方式，十分的方便。

以下流程图采用的是前序遍历的方式创建：

说明：

1．在流程图中，youBiao中存放字符对应的Haffman编码，sDepth中存放其Haffman编码的长度。

2．在代码的编写过程中，可用递归调用实现。

（3）“输出”部分是最重要的部分，也是最易出错的部分。每个字符要能合理的结束。这主要是为解压缩考虑的，比如在最后,这里涉及到C语言的位操作,要求这个算法能处理好以下几个问题：

1)每个字符所对应的haffCode的比特位长度由5~23位不等长，不可少输，多输，输错任何一位，后一个字符的haffCode要紧跟在前一个字符的haffCode 后面。

2)最后一个要输出的haffCode的最后一位，它恰好是位于最后一个有效字符的第一位，剩下的七个空位是要用无效的haffCode加以填充的。否则，如果填充的haffCode亦为某个ascii字符的haffCode时，那么在解压缩时，则该在原被压缩文件中不存在的字符便会无中生有的在解压后的文件中出现，这显然是不正确的，应在程序中加以处理。

（4）main 函数部分

七、测试结果及分析：运行结果：

压缩情况：

实验分析：

利用Huffman树进行编码进行文件的压缩,这一思想在上一学期的离散数学课程里我们有接触到,好在当时学的还不错,所以在构建Huffman树和编码这一过程还是很容易接受的。困难就在于怎么构造出函数，构造出一个工程，做出一个能够顺利实现压缩的程序。这是动手能力，实践能力，需要长时间的编程训练作为基础。

数据结构是计算机程序设计的重要理论技术基础，是计算机学科的核心课程之一。它将各个抽象的数据之间的关系建立起来，无论是线性的、循环的还是分支的，都是为了建立一种方便程序的实现和运行的结构，使得数据之间不再是孤立的。它能使得我们在编程时在脑海中显现更为清晰的数据关系画面。而且在学习数据结构时我们更应该联系所属语言（我们所学的是C语言版）的特性，这样才能更好的理解数据结构的思想体系。

总的来说，这次实验带来的收获是很大的，提取文件数据、分析数据、构建Huffman树、替换数据对文件进行压缩、输出文件，一次大的实验几乎运用到了我们一学期所学的所有知识。经过分、析调试和了解程序的代码，巩固了上课学习的知识。

平时的小程序的编写是训练，而最后的综合实验是作为验收“产品”是否合格的重要依据之一。所以，我们平时的作业要认真独立完成，否则，在考试和做综合实验时都会很吃力的。

附程序：

Code.c

#include "ECBTree.h"

#include "MyAssert.h"

#include

#include

#include

#define LENGTH 128

#define DEBUG 1

#define REARPOS 80

char dotTxt[]=".txt";

char dotRer[]=".rer";

int getBinLen(unsigned long inData);

void main(int argc,char* argv[])

{

long wList[LENGTH];

unsigned long haffCodeList[LENGTH];

int haffCodeLen[LENGTH];

HaffCode haffList[LENGTH];

PHtTree myHtTree;

char inputFileName[LENGTH],outputFileName[LENGTH];

FILE* inputFile,* outputFile,* keyFile;

int fileNameLen;

char inData,outputData;

unsigned long curCode,tmpBinData;

int curLen,realLen,curIndex;

int i;

int count;

unsigned long rearCode;/*rear data consult*/

int rearCodeLen;

if (argc<=1)

{

printf("please enter your file address.\n");

return;

}

else

{

strcpy(inputFileName,argv[1]);

strcpy(outputFileName,argv[1]);

fileNameLen=strlen(argv[1]);

outputFileName[fileNameLen-4]='\0';

strcat(outputFileName,dotRer);

inputFileName[fileNameLen]='\0';

outputFileName[fileNameLen+4]='\0';

if((inputFile=fopen(inputFileName,"rb"))==NULL)

{

printf("file path not found\n");

return;

}

if (DEBUG)

printf("input file open success\n");

assertF((outputFile=fopen(outputFileName,"wb"))!=NULL,"output file error");

if (DEBUG)

printf("output file open success\n");

}

if((keyFile=fopen("KEY.txt","rb"))==NULL)

{

printf(">--keyFile not founded--<\n");

return;

}

for(i=0;i

fscanf(keyFile,"%d,",&wList[i]);

fscanf(keyFile,"%d;",&wList[i]);

myHtTree=haffmanAlgorithm(LENGTH,wList);

for(i=0;i

haffList[i].asciiCode=(char)i;

preHaffListMake(myHtTree,myHtTree->rootIndex,0x000000,0,haffList);

fprintf(stdout,"haffCode List:\r\n");

for(i=0;i

fprintf(stdout,"%d,",haffList[i].haffCode);

fprintf(stdout,"%d\r\n",haffList[i].haffCode);

fprintf(stdout,"haffCode List Len:\r\n");

for(i=0;i

fprintf(stdout,"%d,",haffList[i].haffCodeLen);

fprintf(stdout,"%d\r\n",haffList[i].haffCodeLen);

if(DEBUG)

printf("\ntest start.\n");

curIndex=curLen=0;

rearCode=haffList[REARPOS].haffCode;

rearCodeLen=haffList[REARPOS].haffCodeLen;

while(!feof(inputFile))

{

count=0;

outputData=0x01;

while(count<8)

{

if(curIndex==curLen)

{

//1.get data.

if(feof(inputFile))

break;

inData=fgetc(inputFile);

if(inData==-1&&feof(inputFile))

{

if(count==0)

outputData=-1;

else/*the rear output adjust*/

{

for(i=0;i<8-count;i++)

{

outputData<<=1;

outputData|=((rearCode>>(rearCodeLen-1-i))&0x01);

}

}

/* the consult below will make error happen!

outputData<<=(8-count);

*/

break;

}

curCode=haffList[inData].haffCode;

curLen=haffList[inData].haffCodeLen;

realLen=getBinLen(curCode);

i=curLen-realLen;

curIndex=0;

}

if(i>0)

{

outputData<<=1;

//no need to fill bit data.

i--;

}

else

{

tmpBinData=(curCode>>(curLen-curIndex-1))&0x01;

outputData<<=1;

outputData|=(char)tmpBinData;

}

/*-----------------------------------*/

curIndex++;

count++;

}

fputc(outputData,outputFile);

}

if(DEBUG)

printf("\ntest ends.\n");

fclose(inputFile);

fclose(outputFile);

getchar();

return;

}

int getBinLen(unsigned long inData)

{

int i=0;

if( inData==0)

return 1;

else

while(inData!=0)

{

inData/=2;

i++;

}

return i;

}

ECBTree.c

#include "ECBTree.h"

#include "MyAssert.h"

#include

#include

PHtTree haffmanAlgorithm(int m,EBTreeType* w) {

PHtTree pht;

int i,j;

int firstMinIndex,secondMinIndex;

int firstMinW,secondMinW;

pht=(PHtTree)malloc(sizeof(struct HtTree));

assertF(pht!=NULL,"in haffman algorithm,mem apply failure\n");

/*Initialize the tree array*/

for(i=0;i<2*m-1;i++)

{

pht->ht[i].llinkIndex=-1;

pht->ht[i].rlinkIndex=-1;

pht->ht[i].parentIndex=-1;

if(i

{

pht->ht[i].ww=w[i];

pht->ht[i].info=(char)i;

}

else

pht->ht[i].ww=-1;

}

for(i=0;i

{

firstMinW=MAXCHAR;

firstMinIndex=-1;

secondMinW=MAXCHAR;

secondMinIndex=-1;

for(j=0;j

{

if(pht->ht[j].wwht[j].parentIndex==-1)

{

//trans minFirst info to minSecond info

secondMinIndex=firstMinIndex;

secondMinW=firstMinW;

//set new first min node.

firstMinIndex=j;

firstMinW=pht->ht[j].ww;

}

else if(pht->ht[j].wwht[j].parentIndex==-1)

{

secondMinW=pht->ht[j].ww;

secondMinIndex=j;

}

}

//Construct a new node. m+i is current new node's index

pht->ht[firstMinIndex].parentIndex=m+i;

pht->ht[secondMinIndex].parentIndex=m+i;

pht->ht[m+i].ww=firstMinW+secondMinW;

pht->ht[m+i].llinkIndex=firstMinIndex;

pht->ht[m+i].rlinkIndex=secondMinIndex;

pht->rootIndex=m+i;

}

return pht;

}

/*Invoke:

preHaffListMake(myHtTree,myHtTree->rootIndex,0x00,0,myList)

*/

void preHaffListMake(PHtTree inTree,int rootIndex,unsigned long youBiao,int sDepth,HaffCode* inList)

{

if(inTree->ht[rootIndex].llinkIndex==-1&&inTree->ht[rootIndex].rlinkIndex==-1 )

{

inList[inTree->ht[rootIndex].info].haffCode=youBiao;

inList[inTree->ht[rootIndex].info].haffCodeLen=sDepth;

}

else

{

preHaffListMake(inTree,inTree->ht[rootIndex].llinkIndex,youBiao<<1,sDepth+1 ,inList);

preHaffListMake(inTree,inTree->ht[rootIndex].rlinkIndex,(youBiao<<1)|0x01,sD epth+1,inList);

}

}

MyAssert.c

#include "myAssert.h"

#include

#include

void assertF(int condition,char* errorMsg)

{

if(!condition)

{

printf("\n%s\n",errorMsg);

abort();

}

}

ECBTree.h

#ifndef ECBTREE_H

#define ECBTREE_H

#define EBTreeType long

#define MAXCHAR 30000

#define MAXNODE 300

struct HtNode

{

EBTreeType ww;

char info;

int parentIndex;

int llinkIndex;

int rlinkIndex;

};

struct HtTree

{

struct HtNode ht[MAXNODE];

int rootIndex;

};

typedef struct HtTree* PHtTree;

typedef struct

{

char asciiCode;

unsigned long haffCode;

int haffCodeLen;

}HaffCode;

extern PHtTree haffmanAlgorithm(int m,EBTreeType* w);

extern void preHaffListMake(PHtTree inTree,int rootIndex,unsigned long youBiao,int sDepth,HaffCode* inList);

#endif

Global.h

#ifndef GLOBAL_H

#define GLOBAL_H

#define Type long

#endif

MyAssert.h

/*myAssert.h*/

#ifndef MYASSERT_H

#define MYASSERT_H

extern void assertF(int condition,char* errorMsg);

#endif

其实他是3个以c后缀，3个以h后缀的用vitrul编写的文件，然后用来编写一个工程，老师会给你一个KEY.txt文件，然后又debug打开，实现压缩。老师会讲一遍，注意仔细听，没听的让身边同学演示一遍

数据结构哈夫曼编码译码器课程设计报告

JAVA语言实验报告 学院计算机工程学院班级计算1013 姓名佐伊伦学号 201081xxxx 成绩指导老师 xxxx 2012年09月03日

目录 目录 (1) 1 课程设计的目的和意义 (2) 2 需求分析 (3) 3 系统（项目）设计 (5) ①设计思路及方案 (5) ②模块的设计及介绍 (5) ③主要模块程序流程图 (8) 4 系统实现 (11) ①主调函数 (12) ②建立HuffmanTree (12) ③生成Huffman编码并写入文件 (15) ④电文译码 (16) 5 系统调试 (17) 参考文献 (21) 附录源程序 (22)

1 课程设计的目的和意义 在当今信息爆炸时代，如何采用有效的数据压缩技术来节省数据文件的存储空间和计算机网络的传送时间已越来越引起人们的重视。哈夫曼编码正是一种应用广泛且非常有效的数据压缩技术。 哈夫曼编码的应用很广泛，利用哈夫曼树求得的用于通信的二进制编码称为哈夫曼编码。树中从根到每个叶子都有一条路径，对路径上的各分支约定：指向左子树的分支表示“0”码，指向右子树的分支表示“1”码，取每条路径上的“0”或“1”的序列作为和各个对应的字符的编码，这就是哈夫曼编码。 通常我们把数据压缩的过程称为编码，解压缩的过程称为解码。电报通信是传递文字的二进制码形式的字符串。但在信息传递时，总希望总长度尽可能最短，即采用最短码。 作为信息管理专业的学生，我们应该很好的掌握这门技术。在课堂上，我们能过学到许多的理论知识，但我们很少有过自己动手实践的机会！课程设计就是为解决这个问题提供了一个平台。 在课程设计过程中，我们每个人选择一个课题，认真研究，根据课堂讲授内容，借助书本，自己动手实践。这样不但有助于我们消化课堂所讲解的内容，还可以增强我们的独立思考能力和动手能力；通过编写实验代码和调试运行，我们可以逐步积累调试C程序的经验并逐渐培养我们的编程能力、用计算机解决实际问题的能力。 在课程设计过程中，我们不但有自己的独立思考，还借助各种参考文献来帮助我们完成系统。更为重要的是，我们同学之间加强了交流，在对问题的认识方面可以交换不同的意见。同时，师生之间的互动也随之改善，我们可以通过具体的实例来从老师那学到更多的实用的知识。 数据结构课程具有比较强的理论性，同时也具有较强的可应用性和实践性。课程设计是一个重要的教学环节。我们在一般情况下都能够重视实验环节，但是容易忽略实验的总结，忽略实验报告的撰写。通过这次实验让我们明白：作为一名大学生必须严格训练分析总结能力、书面表达能力。需要逐步培养书写科学实验报告以及科技论文的能力。只有这样，我们的综合素质才会有好的提高。

实验三.哈夫曼编码的贪心算法设计

实验四 哈夫曼编码的贪心算法设计（4学时） [实验目的] １. 根据算法设计需要,掌握哈夫曼编码的二叉树结构表示方法; ２. 编程实现哈夫曼编译码器; ３. 掌握贪心算法的一般设计方法。 实验目的和要求 （1）了解前缀编码的概念，理解数据压缩的基本方法； （2）掌握最优子结构性质的证明方法； （3）掌握贪心法的设计思想并能熟练运用 （4）证明哈夫曼树满足最优子结构性质； （5）设计贪心算法求解哈夫曼编码方案； （6）设计测试数据，写出程序文档。 实验内容 设需要编码的字符集为{d 1, d 2, …, dn }，它们出现的频率为 {w 1, w 2, …, wn }，应用哈夫曼树构造最短的不等长编码方案。 核心源代码 #include #include #include 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 typedef char *HuffmanCode; //动态分配数组，存储哈夫曼编码 ∑=j i k k a

//选择两个parent为0，且weight最小的结点s1和s2 void Select(HuffmanTree *ht,int n,int *s1,int *s2) { int i,min; for(i=1; i<=n; i++) { if((*ht)[i].parent==0) { min=i; break; } } 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++)

哈夫曼树的编码与译码

目录 一、摘要 (3) 二、题目 (3) 三、实验目的 (3) 四、实验原理 (3) 五、需求分析 (4) 5.1实验要求 (4) 5.2实验内容 (4) 六、概要设计 (4) 6.1所实现的功能函数 (4) 6.2主函数 (5) 6.3 系统结构图 (6) 七、详细设计和编码 (6) 八、运行结果 (12) 九、总结 (15) 9.1调试分析 (15) 9.2 心得体会 (15) 参考文献 (16)

一、摘要 二、题目 哈夫曼树的编码与译码 三、实验目的 （1）熟悉对哈夫曼的应用以及构造方法，熟悉对树的构造方式的应用； （2）进一步掌握哈夫曼树的含义； （3）掌握哈夫曼树的结构特征，以及各种存储结构的特点以及使用范围； （4）熟练掌握哈夫曼树的建立和哈夫曼编码方法； （5）提高分析问题、解决问题的能力，进一步巩固数据结构各种原理与方法； （6）掌握一种计算机语言，可以进行数据算法的设计。 四、实验原理 哈夫曼（Huffman）编码属于长度可变的编码类，是哈夫曼在1952年提出的一种编码方法，即从下到上的编码方法。同其他码词长度一样，可区别的不同码词的生成是基于不同符号出现的不同概率。生成哈夫曼编码算法基于一种称为“编码树”（coding tree）的技术。算法步骤如下： （1）初始化，根据富豪概率的大小按由大到小顺序对符号进行排序； （2）把概率最小的两个符号组成一个新符号（节点），即新符号的概率等于这两个符号概率之和； （3）重复第（2）步，直到形成一个符号为止（树），其概率最后等于1； （4）从编码树的根开始回溯到原始的符号，并将每一下分支赋值1，上分支赋值0； 译码的过程是分解电文中字符串，从根出发，按字符“0”或者“1”确定找做孩 子或右孩子，直至叶子节点，便求得该子串相应的字符。

哈夫曼编码译码系统实验报告,数据结构课程设计报告

v .. . .. 安徽大学 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 2016/7/4 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 struct huff { int weight; int parent; int l; int r; }; 哈夫曼编码的存储 struct huff *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 void Select(struct huff *HT, int n, int &s1, int &s2) 构建哈夫曼树： void huffmancoding(struct huff *ht,int *w,int n)

C++实现哈夫曼编码完整代码

C++实现哈夫曼编码完整代码 #include #include #include #include

数据结构课程设计哈夫曼编码-2

数据结构课程设计哈夫曼编码-2

《数据结构与算法》课程设计 目录 一、前言 1．摘要 2．《数据结构与算法》课程设计任务书 二、实验目的 三、题目--赫夫曼编码/译码器 1．问题描述 2．基本要求 3．测试要求 4．实现提示 四、需求分析--具体要求 五、概要设计 六、程序说明 七、详细设计 八、实验心得与体会

前言 1．摘要 随着计算机的普遍应用与日益发展，其应用早已不局限于简单的数值运算，而涉及到问题的分析、数据结构框架的设计以及设计最短路线等复杂的非数值处理和操作。算法与数据结构的学习就是为以后利用计算机资源高效地开发非数值处理的计算机程序打下坚实的理论、方法和技术基础。 算法与数据结构旨在分析研究计算机加工的数据对象的特性，以便选择适当的数据结构和存储结构，从而使建立在其上的解决问题的算法达到最优。 数据结构是在整个计算机科学与技术领域上广泛被使用的术语。它用来反映一个数据的内部构成，即一个数据由那些成分数据构成，以什么方式构成，呈什么结构。数据结构有逻辑上的数据结构和物理上的数据结构之分。逻辑上的数据结构反映成分数据之间的逻辑关系，而物理上的数据结构反映成分数据在计算机内部的存储安排。数据结构是数据存在的形式。 《数据结构》主要介绍一些最常用的数据结构，阐明各种数据结构内在的逻辑关系，讨论其在计算机中的存储表示，以及在其上进行各种运算时的实现算法，并对算法的效率进行简单的分析和讨论。数据结构是介于数学、计算机软件和计算机硬件之间的一门计算机专业的核心课程，它是计算机程序设计、数据库、操作系统、编译原理及人工智能等的重要基础，广泛的应用于信息学、系统工程等各种领域。 学习数据结构是为了将实际问题中所涉及的对象在计算机中表示出来并对它们进行处理。通过课程设计可以提高学生的思维能力，促进学生的综合应用能力和专业素质的提高。

哈夫曼树编码译码实验报告(DOC)

数据结构课程设计设计题目：哈夫曼树编码译码

目录 第一章需求分析 (1) 第二章设计要求 (1) 第三章概要设计 (2) （1）其主要流程图如图1-1所示。 (3) （2）设计包含的几个方面 (4) 第四章详细设计 (4) （1）①哈夫曼树的存储结构描述为： (4) （2）哈弗曼编码 (5) （3）哈弗曼译码 (7) （4）主函数 (8) （5）显示部分源程序： (8) 第五章调试结果 (10) 第六章心得体会 (12) 第七章参考文献 (12) 附录： (12)

在当今信息爆炸时代，如何采用有效的数据压缩技术节省数据文件的存储空间和计算机网络的传送时间已越来越引起人们的重视，哈夫曼编码正是一种应用广泛且非常有效的数据压缩技术。哈夫曼编码是一种编码方式，以哈夫曼树—即最优二叉树，带权路径长度最小的二叉树，经常应用于数据压缩。哈弗曼编码使用一张特殊的编码表将源字符（例如某文件中的一个符号）进行编码。这张编码表的特殊之处在于，它是根据每一个源字符出现的估算概率而建立起来的（出现概率高的字符使用较短的编码，反之出现概率低的则使用较长的编码，这便使编码之后的字符串的平均期望长度降低，从而达到无损压缩数据的目的）。哈夫曼编码的应用很广泛，利用哈夫曼树求得的用于通信的二进制编码称为哈夫曼编码。树中从根到每个叶子都有一条路径，对路径上的各分支约定：指向左子树的分支表示“0”码，指向右子树的分支表示“1”码，取每条路径上的“0”或“1”的序列作为和各个叶子对应的字符的编码，这就是哈夫曼编码。哈弗曼译码输入字符串可以把它编译成二进制代码，输入二进制代码时可以编译成字符串。 第二章设计要求 对输入的一串电文字符实现哈夫曼编码，再对哈夫曼编码生成的代码串进行译码，输出电文字符串。通常我们把数据压缩的过程称为编码，解压缩的过程称为解码。电报通信是传递文字的二进制码形式的字符串。但在信息传递时，总希望总长度能尽可能短，即采用最短码。假设每种字符在电文中出现的次数为Wi，编码长度为Li，电文中有n种字符，则电文编码总长度为∑WiLi。若将此对应到二叉树上，Wi为叶结点的权，Li为根结点到叶结点的路径长度。那么，∑WiLi 恰好为二叉树上带权路径长度。因此，设计电文总长最短的二进制前缀编码，就是以n种字符出现的频率作权，构造一棵哈夫曼树，此构造过程称为哈夫曼编码。设计实现的功能： (1) 哈夫曼树的建立； (2) 哈夫曼编码的生成； (3) 编码文件的译码。

huffman编码译码实现文件的压缩与解压.

数据结构 课程设计 题目名称：huffman编码与解码实现文件的压缩与解压专业年级： 组长： 小组成员： 指导教师： 二〇一二年十二月二十六日

目录 一、目标任务与问题分析 (2) 1.1目标任务 (2) 1.2问题分析 (2) 二、算法分析 (2) 2.1构造huffman树 (2) 2.1.1 字符的统计 (2) 2.1.2 huffman树节点的设计 (2) 2.2构造huffman编码 (3) 2.2.1 huffman编码的设计 (3) 2.3 压缩文件与解压文件的实现 (3) 三、执行效果 (4) 3.1界面 (4) 3.2每个字符的编码 (4) 3.3操作部分 (5) 3.4文件效果 (6) 四、源程序 (7) 五、参考文献 (16)

huffman编码与解码实现文件的压缩与解压 一、目标任务与问题分析 1.1目标任务 采用huffman编码思想实现文件的压缩和解压功能，可以将任意文件压缩，压缩后也可以解压出来。这样即节约了存储空间，也不会破坏文件的完整性。 1.2问题分析 本问题首先应该是利用哈夫曼思想，对需要压缩的文件中的个字符进行频率统计，为了能对任意的文件进行处理，应该所有的文件以二进制的方式进行处理，即对文件（不管包含的是字母还是汉字）采取一个个的字节处理，然后根据统计的频率结果构造哈夫曼树，然后对每个字符进行哈夫曼编码，然后逐一对被压缩的文件的每个字符构建的新的哈夫曼编码存入新的文件中即得到的压缩文件。解压过程则利用相应的哈夫曼树及压缩文件中的二进制码将编码序列译码，对文件进行解压，得到解压文件。 二、算法分析 2.1构造huffman树 要利用哈夫曼编码对文本文件进行压缩，首先必须知道期字符相应的哈夫曼编码。为了得到文件中字符的频率，一般的做法是扫描整个文本进行统计，编写程序统计文件中各个字符出现的频率。由于一个字符的范围在[0-255]之间，即共256个状态，所以可以直接用256个哈夫曼树节点即数组（后面有节点的定义）空间来存储整个文件的信息，节点中包括对应字符信息，其中包括频率。 2.1.1 字符的统计 用结构体huffchar来存放文件字符的信息。其中有文件中不同字符出现的种类Count、字符data。 struct huffchar{ //存放读入字符的类； int Count;//字符出现的个数； char data;//字符； }; 函数实现： bool char_judge(char c)//判断字符出现的函数； void char_add(char c)//添加新出现的字符； void read_file_count() //文件的读取 2.1.2 huffman树节点的设计 用结构体huff_tree来存储结点信息，其中有成员频率weight、父亲节点parent、左儿子节点lchild、右儿子节点rchild。

哈夫曼编码步骤

哈夫曼编码步骤： 一、对给定的n个权值{W1,W2,W3,...,Wi,...,Wn}构成n棵二叉树的初始集合F= {T1,T2,T3,...,Ti,...,Tn}，其中每棵二叉树Ti中只有一个权值为Wi的根结点，它的左右子树均为空。（为方便在计算机上实现算法，一般还要求以Ti的权值Wi的升序排列。） 二、在F中选取两棵根结点权值最小的树作为新构造的二叉树的左右子树，新二叉树的根结点的权值为其左右子树的根结点的权值之和。 三、从F中删除这两棵树，并把这棵新的二叉树同样以升序排列加入到集合F中。 四、重复二和三两步，直到集合F中只有一棵二叉树为止。 /*------------------------------------------------------------------------- * Name: 哈夫曼编码源代码。 * Date: 2011.04.16 * Author: Jeffrey Hill+Jezze(解码部分) * 在Win-TC 下测试通过 * 实现过程：着先通过HuffmanTree() 函数构造哈夫曼树，然后在主函数main()中 * 自底向上开始(也就是从数组序号为零的结点开始)向上层层判断，若在 * 父结点左侧，则置码为0,若在右侧,则置码为1。最后输出生成的编码。*------------------------------------------------------------------------*/ #include #include #define MAXBIT 100 #define MAXVALUE 10000 #define MAXLEAF 30 #define MAXNODE MAXLEAF*2 -1 typedef struct { int bit[MAXBIT]; int start;} HCodeType; /* 编码结构体*/ typedef struct{ int weight; int parent; int lchild; int rchild; int value;} HNodeType; /* 结点结构体*/ /* 构造一颗哈夫曼树*/ void HuffmanTree (HNodeType HuffNode[MAXNODE], int n){ /* i、j：循环变量，m1、m2：构造哈夫曼树不同过程中两个最小权值结点的权值，x1、x2：构造哈夫曼树不同过程中两个最小权值结点在数组中的序号。*/ int i, j, m1, m2, x1, x2; /* 初始化存放哈夫曼树数组HuffNode[] 中的结点*/ for (i=0; i<2*n-1; i++)

哈夫曼编码算法实现完整版

实验三树的应用 一.实验题目： 树的应用——哈夫曼编码 二.实验内容： 利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道的利用率，缩短信息传输的时间，降低传输成本。根据哈夫曼编码的原理，编写一个程序，在用户输入结点权值的基础上求哈夫曼编码。 要求：从键盘输入若干字符及每个字符出现的频率，将字符出现的频率作为结点的权值，建立哈夫曼树，然后对各个字符进行哈夫曼编码，最后打印输出字符及对应的哈夫曼编码。 三、程序源代码: #include #include #include #include typedef struct{ char data; int weight; int parent,lchild,rchild; }HTNode,*HuffmanTree; typedef char * * HuffmanCode; void Select(HuffmanTree &HT,int n,int m) {HuffmanTree p=HT; int tmp; for(int j=n+1;j<=m;j++) {int tag1,tag2,s1,s2; tag1=tag2=32767; for(int x=1;x<=j-1;x++) { if(p[x].parent==0&&p[x].weights2) //将选出的两个节点中的序号较小的始终赋给s1 { tmp=s1; s1=s2; s2=tmp;} p[s1].parent=j;

哈夫曼编码译码的设计与实现数据结构课程设计

《数据结构》课程设计题目--哈夫曼编码/译码的设计与实现 班级：13数据库一班 学号：1315925280 姓名：吴松 指导教师：王超

目录 目录 (1) 一、需求分析 (2) 二、设计要求 (2) 三、概要设计 (2) 1、流程图 (2) 2、设计包含的几个部分 (4) 四、详细设计 (2) 五、显示结果………………………………………………9. 六、心得体会 (10) 七、参考文献 (11) 哈夫曼编码译码 一、需求分析

在当今信息爆炸时代，如何采用有效的数据压缩技术节省数据文件的存储空间和计算机网络的传送时间已越来越引起人们的重视，赫夫曼编码正是一种应用广泛且非常有效的数据压缩技术。哈夫曼编码是一种编码方式，以哈夫曼树—即最优二叉树，带权路径长度最小的二叉树，经常应用于数据压缩。哈弗曼编码使用一张特殊的编码表将源字符（例如某文件中的一个符号）进行编码。这张编码表的特殊之处在于，它是根据每一个源字符出现的估算概率而建立起来的（出现概率高的字符使用较短的编码，反之出现概率低的则使用较长的编码，这便使编码之后的字符串的平均期望长度降低，从而达到无损压缩数据的目的）。赫夫曼编码的应用很广泛，利用赫夫曼树求得的用于通信的二进制编码称为赫夫曼编码。树中从根到每个叶子都有一条路径，对路径上的各分支约定：指向左子树的分支表示“0”码，指向右子树的分支表示“1”码，取每条路径上的“0”或“1”的序列作为和各个叶子对应的字符的编码，这就是赫夫曼编码。哈弗曼译码输入字符串可以把它编译成二进制代码，输入二进制代码时可以编译成字符串。 二、设计要求 对输入的一串电文字符实现赫夫曼编码，再对赫夫曼编码生成的代码串进行译码，输出电文字符串。通常我们把数据压缩的过程称为编码，解压缩的过程称为解码。电报通信是传递文字的二进制码形式的字符串。但在信息传递时，总希望总长度能尽可能短，即采用最短码。假设每种字符在电文中出现的次数为Wi，编码长度为Li，电文中有n种字符，则电文编码总长度为∑WiLi。若将此对应到二叉树上，Wi为叶结点的权，Li为根结点到叶结点的路径长度。那么，∑WiLi 恰好为二叉树上带权路径长度。因此，设计电文总长最短的二进制前缀编码，就是以n种字符出现的频率作权，构造一棵赫夫曼树，此构造过程称为赫夫曼编码。设计实现的功能： (1) 赫夫曼树的建立； (2) 赫夫曼编码的生成； (3) 编码文件的译码。 三、概要设计 哈夫曼编\译码器的主要功能是先建立哈夫曼树，然后利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码后进行译码。 在数据通信中，经常需要将传送的文字转换成由二进制字符0、1组成的二进制串，称之为编码。构造一棵哈夫曼树，规定哈夫曼树中的左分之代表0，右分支代表1，则从根节点到每个叶子节点所经过的路径分支组成的0和1的序列便为该节点对应字符的编码，称之为哈夫曼编码。 最简单的二进制编码方式是等长编码。若采用不等长编码，让出现频率高的字符具有较短的编码，让出现频率低的字符具有较长的编码，这样可能缩短传送电文的总长度。哈夫曼树课用于构造使电文的编码总长最短的编码方案。 （1）其主要流程图如图1-1所示。

哈夫曼树建立、哈夫曼编码算法的实现

#include /*2009.10.25白鹿原*/ #include /*哈夫曼树建立、哈夫曼编码算法的实现*/ #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) {

哈夫曼编码和译码系统

通达学院 算法与数据结构程序设计 题目：哈夫曼编码和译码系统 专业 学生姓名 班级学号 指导教师 指导单位 日期

教师评语 同学出勤率(满勤、较高、一般，较低)，学习态度(端正、较端正、一般、较差)，程序设计基础（好、较好、一般、较差），演示程序(已经、没有)达到了基本要求，算法设计（好、较好、一般），界面友好程度（好、较好、一般），答辩过程中回答问题（准确、较准确、错误率较高），撰写报告格式(规范、一般)、内容（丰满、简单）、表述(清晰、一般、不清楚)，（圆满、较好、基本)完成了课题任务。 教师签名： 年月日 成绩评定 备注

一、题目要求： 题 目 ：哈夫曼编码和译码系统 基本要求： (1) 能输入字符集和各字符频度建立哈夫曼树； (2) 产生各字符的哈夫曼编码，并进行解码。 提高要求： (1) 能设计出简捷易操作的窗口界面； (2) 编码和译码存储在文件中。 二、需求分析： 2.1基本思想 根据,哈夫曼的定义,一棵二叉树要使其带权路径长度最小,必须使权值越大的叶子结点越靠近根结点,而权值越小的叶子结点越远离根结点.依据这个特点便提出了哈夫曼算法,其基本思想是: (1) 初始化:由给定的n 个权值{w 1, w 2,…, w n }构造n 棵只有一个根结点的二叉树,从而得到一个二叉树集合F={ T 1,T 2,…,T n }; (2) 选取与合并:在F 中选取根结点的权值最小的两棵二叉树分别作为左、右子树构造一颗新的二叉树,这棵新二叉树的根结点的权值为其左、右子树根结点的权值之和; (3) 删除与加入:在F 中删除作为左、右子树的两棵二叉树,并将新建立的二叉树加入到F 中; (4) 重复(2)、(3)两步,当集合F 中只剩下一棵二叉树时,这棵二叉树便是哈夫曼树. 2.2存储结构 在由哈夫曼算法构造的哈夫曼树中,非叶子结点的度均为2，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,其中有n-1个非叶子结点,它们是在n-1次的合并过程中生成的.为了便于选取根结点权值最小的二叉树以及合并操作,设置一个数组HuffmanNode[2n-1]保存哈夫曼树中各结点的信息,数组元素的结点结构如图所示. 图 哈夫曼树的结点结构 其中: weight parent lchild rchild i nf

哈夫曼编码的JAVA实现课程设计

哈夫曼编码的JAVA实现课程设计 目录 摘要 (2) 一、问题综述 (2) 二、求解方法介绍 (3) 三、实验步骤及结果分析 (4) 四、程序设计源代码 (5) 参考文献 (8)

摘要 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，试用java语言设计一个哈夫曼编码系统。通过本课程设计，应使学生掌握哈夫曼编码的特点、储存方法和基本原理，培养学生利用java语言正确编写程序及调试程序的能力，运用数据结构知识解决实际问题的能力。 关键字：哈夫曼编码JA V A语言类方法 一、问题综述 1 哈夫曼编码的算法思想 哈夫曼编码也称前缀编码，它是根据每个字符出现的频率而进行编码的，要求任一字符的编码都不是其它任意字符编码的前缀且字符编码的总长度为最短。它主要应用于通信及数据的传送以及对信息的压缩处理等方面。哈夫曼编码的基础是依据字符出现的频率值而构造一棵哈夫曼树，从而实现最短的编码表示最常用的数据块或出现频率最高的数据，具体的方法是： 1.1 建立哈夫曼树 把N 个字符出现的频率值作为字符的权值,然后依据下列步骤建立哈夫曼树。 1.1.1 由N 个权值分别作N 棵树的根结点而形成一个森林。 1.1.2 从中选择两棵根值最小的树T1 和T2 组成一棵以结点T 为根结点的增长树，根结点T = T1 + T2 ,即新树的根值为原来两棵树的根值之和，而T1 和T2 分别为增长树的左右子树。 1.1.3 把这棵新树T 加入到森林中，把原来的两棵树T1 和T2 从森林中删除。 1.1.4 重复1.1.2～1.1.3 步，直到合并成一棵树为止。 1.2 生成各字符的哈夫曼编码 在上面形成的哈夫曼树中，各个字符的权值结点都是叶子结点，从叶子结点开始向根搜索，如果是双亲的左分支，则用“0”标记，右分支用“1”标记，从叶子结点到根结点所经过的分支编码“0”、“1”的组合序列就是各字符的哈夫曼编码。 2 构造哈夫曼树的算法 1）对给定的n个权值{W1,W2,W3,...,Wi,...,Wn}构成n棵二叉树的初始集合F={T1,T2,T3,...,Ti,..., Tn}，其中每棵二叉树Ti中只有一个权值为Wi的根结点，它的左右子树均为空。 2）在F中选取两棵根结点权值最小的树作为新构造的二叉树的左右子树，新二叉树的根结点的权值为其左右子树的根结点的权值之和。 3）从F中删除这两棵树，并把这棵新的二叉树同样以升序排列加入到集合F 中。

数据结构课程设计哈夫曼编码译码器

题目一：哈夫曼编码与译码 一、任务 设计一个利用哈夫曼算法的编码和译码系统，重复地显示并处理以下项目，直到选择退出为止。 要求： 1) 将权值数据存放在数据文件(文件名为data.txt，位于执行程序的当前目录中) ； 2) 初始化：键盘输入字符集统计字符权值、自定义26个字符和26个权值、统计文件中一篇英文文章中26个字母，建立哈夫曼树； 3) 编码：利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码； 4) 输出编码（首先实现屏幕输出，然后实现文件输出）； 5）译码（键盘接收编码进行译码、文件读入编码进行译码）； 6) 界面优化设计。 二、流程图 主菜单 1.建立字符权值 2.建立并输出 哈夫曼树 3.建立并查看 哈弗曼编码 4.编码与译码0.退出系统 1.从键盘输入字符集统计 2.从文件读入字 符集统计权值 3.自定义字符及 权值 0.返回上级菜单输出哈夫曼树并保存 至文件“哈夫曼树。t xt” 输出哈夫曼编码并保存至文 件“哈夫曼编码。txt 1.编码 2.译码0.返回上级 菜单 1.从键盘输入字 符集进行编码 2.从文件读入字 符集进行编码 1.从键盘输入编 码进行译码 2.从文件读入编 码进行译码 0.返回上级菜单0.返回上级菜单

三、代码分解 //头文件 #include #include #include #include #define N 1000 #define M 2*N-1 #define MAXcode 6000 //函数声明 void count(CHar &ch,HTNode ht[]); void editHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],CHar &ch,int n,char bianma[]); //编码函数 void printyima(HTNode ht[],HCode hcd[],int n,char bianma[]); //译码函数void creatHT(HTNode ht[],int n); void CreateHCode (HTNode ht[],HCode hcd[],int n); void DispHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n); void input_key(CHar &ch); void input_ &ch); void input_cw(HTNode ht[]); void bianma1(HTNode ht[],HCode hcd[],CHar &ch,int n,char bianma[]); void bianma2(HTNode ht[],HCode hcd[],CHar &ch,int n,char bianma[]); void yima1(HTNode ht[],HCode hcd[],int n,char bianma[]); void yima2(HTNode ht[],HCode hcd[],int n,char bianma[]); void creat_cw(); void bianmacaidan(); void yimacaidan(); void bianmayima(); int caidan(); //结构体 typedef struct {

数字图像实验 哈夫曼编码的方法和实现1234

实验八哈夫曼编码的方法和实现 一、实验目的 1.掌握哈夫曼编码的基本理论和算法流程； 2. 用VC++6.0编程实现图像的哈夫曼编码。 二、实验内容 1．画出哈夫曼编码的算法流程； 2．用VC++6.0编程实现哈夫曼编码。 三、实验步骤 （1）启动VC++6.0，打开Dip工程。 （2）在菜单栏→insert→resouce→dialog→new,在对话框模版的非控制区点击鼠标右键，在弹出的对话框中选properties,设置为ID：IDD_DLG_Huffman,C标题：哈夫曼编码表。 （3）在弹出的对话框中，添加如下的按钮等控件： （4）在ResourceView栏中→Menu→选IDR_DIPTYPE ,如图 在图像编码菜单栏下空的一栏中，右键鼠标，

在弹出的对话框中选属性properties，在弹出的对话框中，进行如下的设置 （5）右击哈夫曼编码表菜单栏，在建立的类向导中进行如下设置 （6）在DipDoc.cpp中找到void CDipDoc::OnCodeHuffman()添加如下代码void CDipDoc::OnCodeHuffman() { int imgSize; imgSize = m_pDibObject->GetWidth()*m_pDibObject->GetHeight(); //在点处理CPointPro类中创建用来绘制直方图的数据 CPointPro PointOperation(m_pDibObject ); int *pHistogram = PointOperation.GetHistogram(); //生成一个对话框CHistDlg类的实例 CDlgHuffman HuffmanDlg;

(完整word版)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 1 3．需求分析 3.1程序的基本功能 本程序可以对任何大小的字符型文件进行Huffman编码，生成一个编码文件。并可以在程序运行结束后的任意时间对它解码还原生成字符文件。即：先对一条电文进行输入，并实现Huffman编码，然后对Huffman编码生成的代码串进行译码，最后输出电文数字

哈夫曼编码的方法

1．哈夫曼编码的方法 编码过程如下: (1) 将信源符号按概率递减顺序排列; (2) 把两个最小的概率加起来, 作为新符号的概率; (3) 重复步骤(1) 、(2), 直到概率和达到1 为止; (4) 在每次合并消息时，将被合并的消息赋以1和0或0和1； (5) 寻找从每个信源符号到概率为1处的路径，记录下路径上的1和0； (6) 对每个符号写出"1"、"0"序列（从码数的根到终节点）。 2．哈夫曼编码的特点 ①哈夫曼方法构造出来的码不是唯一的。 原因 ·在给两个分支赋值时, 可以是左支( 或上支) 为0, 也可以是右支( 或下支) 为0, 造成编码的不唯一。 ·当两个消息的概率相等时, 谁前谁后也是随机的, 构造出来的码字就不是唯一的。 ②哈夫曼编码码字字长参差不齐, 因此硬件实现起来不大方便。 ③哈夫曼编码对不同的信源的编码效率是不同的。 ·当信源概率是2 的负幂时, 哈夫曼码的编码效率达到100%; ·当信源概率相等时, 其编码效率最低。 ·只有在概率分布很不均匀时, 哈夫曼编码才会收到显著的效果, 而在信源分布均匀的情况下, 一般不使用哈夫曼编码。 ④对信源进行哈夫曼编码后, 形成了一个哈夫曼编码表。解码时, 必须参照这一哈夫编码表才能正确译码。 ·在信源的存储与传输过程中必须首先存储或传输这一哈夫曼编码表在实际计算压缩效果时, 必须考虑哈夫曼编码表占有的比特数。在某些应用场合, 信源概率服从于某一分布或存在一定规律

使用缺省的哈夫曼编码表有

解：为了进行哈夫曼编码, 先把这组数据由大到小排列, 再按上方法处理 （1）将信源符号按概率递减顺序排列。 （2）首先将概率最小的两个符号的概率相加，合成一个新的数值。 （3）把合成的数值看成是一个新的组合符号概率，重复上述操作，直到剩下最后两个符号。 5．4．2 Shannon-Famo编码 Shannon-Famo(S-F) 编码方法与Huffman 的编码方法略有区别, 但有时也能编 出最佳码。 1．S－F码主要准则 符合即时码条件; 在码字中,1 和0 是独立的, 而且是( 或差不多是)等概率的。 这样的准则一方面能保证无需用间隔区分码字,同时又保证每一位码字几乎有 1位的信息量。 2．S－F码的编码过程 信源符号按概率递减顺序排列; 把符号集分成两个子集, 每个子集的概率和相等或近似相等;