文档介绍：《数据结构与算法》实验报告
需求分析
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(复原)。对于双工通道(及可以双向传输信息的通道),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写一个哈夫曼的编/译码系统。
基本要求
一个完整的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)显示出,同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。
测试数据
利用教科书例6-2中的数据调试程序。
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
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
频度
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
4,实现提示
(1) 编码结果以文本方式存储在文件CodeFile中。
(2) 用户界面可以设计为“菜单”方式:显示上述功能符号,再加上“Q”表示退出运行Quit。请用户键入一个选择功能符。此功能执行完毕后再显示此菜单,直至某次用户选择了“Q”为止。
(3) 在程序的一次执行过程中,第一次执行I、D或C命令之后,哈夫曼树已经在内存了,不必再读入。每次执行中不一定执行I命令,因为文件hfmTree可能早已建好。
概要设计
本程序的数据类型定义为:
typedef struct{
unsigned int weight;
unsigned int parent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;
typedef char** HuffmanCode;
所实现的功能函数为:
void initHuffmanTree();//选择初始化哈夫曼树的方式
int openfileInit();// 包涵26个字符
int inputInit();//通过手动输入字符初始化哈夫曼树
int HuffmanCoding(int *w); //初始化哈夫曼数,按照哈夫曼规则建立二叉树。此函数块调用了Select()函数。
void Select(int j,int &s1,int &s2); //选择parent为0,且weight最小的两个节点序号为s1,s2
void encoding();//选择哈夫曼编码方式
void openfileEnco();//
void inputEnco();//通过手动输入的方式进行编码
void decode();//选择译码方式
void openfileDeco();//
void inputDeco();//通过手动输入的方式进行译码
void dispHT( HuffmanTree nodeRoot, int level ); //以缩进方式输出哈夫曼树直观图
主函数:
主函数主要设计的是一个分支语句,让用户挑选所实现的功能。
如图所示:
initHuffmanTree();初始化哈夫曼树
HuffmanCoding()构造哈夫曼树
编码调用Encoding()
译码调用Decode()
dispHT()打印哈夫曼树
Select()供HuffmanCoding()调用
详细设计