数据结构实验—哈夫曼树编码

中南大学物理学院（数据结构课程）

实验报告

实验名称：哈弗曼编码和译码

专业班级：电子信息科学与技术0904

姓名：秦杰

学号：1404090506

指导教师：胡志坤

2011年 11月 27 日

实验四：哈夫曼编码和译码

一、实验目的和要求

（1）掌握哈夫曼树的基本概念及其存储结构。

（2）掌握哈夫曼树的建立算法。

（3）掌握哈夫曼树的应用（哈夫曼编码和译码）。

二、实验内容和原理

1.实验内容

用下表给出的字符集和频度的数据建立哈曼树,并实现以下报文的编码和译

2.实验原理

首先规定构建哈夫曼树，再去进行哈夫曼树的编码，接着设计函数进行字符串的编码过程，最后进行哈夫曼编码的译码。

定义一个结构体，用于存放构建哈夫曼树所需要的所有变量，开辟一块地址空间，用于存放数组，数组中每个元素为之前定义的结构体。输入n个字符及其权值。

构建哈夫曼树：在上述存储结构上实现的哈夫曼算法可大致描述为：

1.初始化:将ht[0…m-1]中2n-1个结点里的三个指针均置为空，权值置为0。

2.输入:读入n个叶子的权值存于向量的前n个分量中。它们是初始森林中n个孤立的根结点上的权值。

3.合并:对森林中的树共进行n-1次合并，所产生的新结点依次放入向量ht的第i个分量中。每次合并分两步：

①在当前森林ht[0…i-1]的所有结点中，选取权最小和次小的两个根结点[s1]和 [s2]作为合并对象，这里0≤s1，s2≤i-1。

②将根为ht[s1]和ht[s2]的两棵树作为左右子树合并为一棵新的树，新树的根是新结点ht[i]。具体操作：

将ht[s1]和ht[s2]的parent置为i，将ht[i]的lchild和rchild分别

置为s1和s2 .新结点ht[i]的权值置为ht[s1]和ht[s2]的权值之和。

4.哈夫曼的编码：约定左子为0，右子为1，则可以从根结点到叶子结点的路径上的字符组成的字符串作为该叶子结点的编码。

当用户输入字母时。就在已经找好编码的编码结构体中去查找该字母。查到该字母就打印所存的哈夫曼编码。接着就是完成用户输入0、1代码时把代码转成字母的功能。这是从树的头结点向下查找，如果当前用户输入的0、1串中是0则就走向该结点的左子。如果是1这就走向该结点的右结点，重复上面步骤。直到发现该结点属于输入了字母的结构体则打印该结构体的字母。重复上面步骤。直到找完用户输入0、1串为止。则就完成了程序所有的译码过程。

三、实验环境

硬件：（1）学生用微机（2）多媒体教室或远程教学（3）局域网环境

软件：（1）Windows XP中文操作系统（2）VC++6.0

四、算法描述及实验步骤

(1)建立哈夫曼树的算法：

定义各结点类型其中应包含两类数据一是权重域weight;一是应该包括指向左右孩子和指向双亲的指针这里分别用lchild、rchild和parent来表示，因此可用静态三叉链表来实现。在实际构造中由于是叶子结点来构造新的根结点其构造过程中仅与叶子结点的权重有关而与其数据域无关，所以构造过程中不用考虑其数值域，并且在链表中从叶子开始存放，然后不断的将两个最小权值的子树合并为一个权值为其和的较大的子树，逐步生成各自内部结点直到树根。

(2）编码的算法

将建立的哈夫曼树从每个叶子结点开始沿着双亲回到根结点，每走一步进行编码得到的一个编码值，由于每个叶子结点的哈夫曼编码是从根结点到相应的叶子的路径的各个分支的代码组成的0和1序列，所以先得到了低位编码后得到高位编码因此可用一维数组从后向前来存放各位编码值，并用start来记录编码的起始位置。

图1.哈夫曼编码图

(3)哈夫曼编码。

当我们输入一些字符串，进行哈夫曼编码，然后输出0、1代码。

算法流程图如下图所示：

图2.字符串的哈夫曼编码图

（4）、哈夫曼译码

从树的头结点向下查找，如果当前用户输入的0、1串中是0则就走向该结点的左子。如果是1这就走向该结点的右结点，重复上面步骤。直到发现该结点属于输入了字母的结构体则打印该结构体的字母。重复上面步骤。直到找完用户输入0、1串为止。则就完成了程序所有的译码过程。

当我们输入哈夫曼01代码时进行译码过程，输出字符串。算法如下图所示：

图3.哈夫曼译码图

（5）源程序代码如下：

#include

#include //数组头文件

#include

#define MAX 1000 //宏定义

typedef struct{ //定义哈夫曼编码的结构数组char data;

int weight; //定义权值

int parent;

int lchild;

int rchild;

}huffmannode;

typedef struct{ //定义保存哈夫曼结构体char bits[50];

int start;

}huffmancode ;

void main()

{

huffmannode ht[100]; //定义储存权值的空间

huffmancode cd[100];

char string[100]; //定义数组存储空间

char hcd[100];

int i,j,x,y,s1,s2,m1,m2,n,c,f,k;

printf("please input the n="); //输入字符的个数

scanf("%d",&n);

printf("\n==============================\n");

for(i=0;i

{

getchar(); //获得输入的字符

printf("please input the value :");

scanf("%c",&ht[i].data); //输入字符函数

printf("please input the weight:");

scanf("%d",&ht[i].weight);

}

printf("\n=============================\n");

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

{

ht[i].parent=ht[i].lchild=ht[i].rchild=0; //初始化父结点，左右子结点}

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

{

s1=s2=0; //初始化变量

m1=m2=MAX;

for (j=0;j

if (ht[j].weight

{

m2=m1;

s2=s1;

m1=ht[j].weight;

s1=j; //寻找当前最小值

}

else if(ht[j].weight

{

m2=ht[j].weight;

s2=j;

} //寻找次小值

}

ht[s1].parent=i; //s1的父结点为i

ht[s2].parent=i;

ht[i].weight=m1+m2; //最小值的权值相加为i的权值

ht[i].lchild=s1; //i的左子为s1

ht[i].rchild=s2; //i的右子为s2

}

for(i=0;i

{

cd[i].start=n;

cd[i].bits[cd[i].start]='\0';

for(c=i,f=ht[i].parent;f!=0;c=f,f=ht[f].parent)

if(ht[f].lchild==c) cd[i].bits[--cd[i].start]='0';

else cd[i].bits[--cd[i].start]='1';

}

printf("\nout the huffmancode:\n");

for (i=0;i

{

printf("%c:",ht[i].data); //输出字符

for(j=cd[i].start;j<=n;j++){

printf("%c",cd[i].bits[j]); //输出字符的01代码

}

printf("\n");

}

printf("\n=============================\n");

printf("\nPlease input the message:\n");

scanf("%s",string); //输入字符串

for(i=0;string[i]!='\0';i++)

{

for(c=0;c<=n;c++)

if(string[i]==ht[c].data) //寻找与输入字符相匹配的字母

{

for(j=cd[c].start;j<=n;j++)

printf("%c",cd[c].bits[j]); //输出字母代码

break;

}

}

printf("\n============================\n");

printf("Please input the HuffmanCode:\n");

scanf("%s",hcd); //输入0、1代码

f=2*n-2;

for(i=0;hcd[i]!='\0';i++)

{

if(hcd[i]=='0') //判断输入为0，寻找左子

f=ht[f].lchild;

else if(hcd[i]=='1')

f=ht[f].rchild; //判断输入为1，寻找右子

if(f

{

printf("%c",ht[f].data); //输出字符串

f=2*n-2;

}

}

printf("\n");

getch();

}

五、运行结果

第一步，运行程序，首先规定结点个数n=27回车，其次我们输入每个结点的字符及每个结点对应的权值（空格用*代替），得如图：

第二步，单击回车得到每个叶子结点的编码，如下图：

第三步、得到编码后我们输入字符“this*program*is*my*favourite”进行哈夫曼编码，得到28个字符的哈弗满编码。如下图示：

第四步，得到哈夫曼编码后输入哈夫曼编码进行译码过程，得到输出为“this*program*is*my*favourite”，译码正确！，输出如下图所示：

六、总结

通过编程，我进一步学习了哈弗曼编码的特点、存储方法和基本原理，提高了自己运用C语言正确编程及调试的能力，运用数据结构解决简单的实际问题的能力，为后续数据结构课程的学习打下基础。

在此次实验中遇到了很多语句赋值的错误，还有for语句使用的不熟练，以及自己的粗心而造成的标点符号使用错误，宏语句的定义等等，主要的解决方案是，看一些关于C语言编程的书籍，请教其他同学，使得编译成功自己的程序。

这次的设计可以看作是一次理论与实践相结合的桥梁，通过这次的设计，我学习到了许多的知识，也认识到了自己目前的不足，那就是缺乏相应的知识与经验，所以在运用和操作方面体现了不足。我还明白了在编写程序的时候，应该尽量使界面简洁大方，布局统一。变量类型的定义，一定要够用就好，这样程序就可以尽可能的减少对系统资源的占用。在设计时也免不了存在着一些不足，所以在今后的学习中我会努力取得更大的进步。

贪心算法构造哈夫曼树

软件02 1311611006 张松彬利用贪心算法构造哈夫曼树及输出对应的哈夫曼编码 问题简述： 两路合并最佳模式的贪心算法主要思想如下： （1）设w={w0,w1,......wn-1}是一组权值，以每个权值作为根结点值，构造n棵只有根的二叉树 （2）选择两根结点权值最小的树，作为左右子树构造一棵新二叉树，新树根的权值是两棵子树根权值之和 （3）重复（2），直到合并成一颗二叉树为 一、实验目的 （1）了解贪心算法和哈夫曼树的定义（2）掌握贪心法的设计思想并能熟练运用（3）设计贪心算法求解哈夫曼树（4）设计测试数据，写出程序文档 二、实验内容 （1）设计二叉树结点数据结构，编程实现对用户输入的一组权值构造哈夫曼树（2）设计函数，先序遍历输出哈夫曼树各结点3)设计函数，按树形输出哈夫曼树 代码： #include #include #include #include typedef struct Node{ //定义树结构 int data; struct Node *leftchild; struct Node *rightchild; }Tree; typedef struct Data{ //定义字符及其对应的频率的结构 int data;//字符对应的频率是随机产生的 char c; }; void Initiate(Tree **root);//初始化节点函数 int getMin(struct Data a[],int n);//得到a中数值（频率）最小的数 void toLength(char s[],int k);//设置有k个空格的串s void set(struct Data a[],struct Data b[]);//初始化a,且将a备份至b char getC(int x,struct Data a[]);//得到a中频率为x对应的字符 void prin(struct Data a[]);//输出初始化后的字符及对应的频率 int n; void main() { //srand((unsigned)time(NULL));

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。

哈夫曼树的建立与操作

实验六哈夫曼树的建立与操作 一、实验要求和实验内容 1、输入哈夫曼树叶子结点（信息和权值） 2、由叶子结点生成哈夫曼树内部结点 3、生成叶子结点的哈夫曼编码 4、显示哈夫曼树结点顺序表 二、详细代码（内包含了详细的注释）： #include using namespace std; typedef char Elemtype; struct element { int weight; Elemtype date; element* lchild,*rchild; }; class HuffmanTree { public: HuffmanTree()//构造函数 { cout<<"请输入二叉树的个数"<>count; element *s=new element[count];//s为指向数组的指针，保存指向数组的地址 for(int i=0;i>s[i].weight;

cout<<"输入第"<>s[i].date; s[i].lchild=NULL; s[i].rchild=NULL; }//以上为初始化每一个结点 element * *m=new element*[count];//m为指向数组成员的地址的指针，保存【指向数组成员地址的指针】的地址 for(int i=0;iweightweight; return1=i; } } for(int i=0;iweightweight>a) { b=m[i]->weight; return2=i; } } q=new element;//构建一棵新树 q->weight=m[return1]->weight+m[return2]->weight; q->lchild=m[return1]; q->rchild=m[return2]; m[return1]=q; m[return2]=NULL; //用新树替换原来的两子树,并置空一个数 } boot=q;//把最后取得的哈夫曼树的头结点即q赋值给boot

霍夫曼树实验报告

实验二二叉树的遍历及霍夫曼编码 班级：计科1101班 学号：0909101605 姓名：杜茂鹏 2013年5月22日

一、实验目的 掌握二叉树的建立及遍历操作，霍夫曼编码基本操作及存储结构表示 二、实验内容 1. 系统要求包含以下功能 1）初始化：从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n个权值（或者读入字符集和频度数据文件），建立哈夫曼树，并将哈夫曼树存入到文件HfmTree 中。 2）编码：利用已建好的哈夫曼树（如果不在内存中，则从文件中读入），从文件ToBeTran中读入原文，对原文进行编码，将编码后的结果存入文件CodeFile 中。 3）译码：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）打印：打印输出哈夫曼树，显示ToBeTran, TextFile和CodeFile文件的内容。 三、实验要求 1．在上机前写出全部源程序； 2．能在机器上正确运行程序； 3．用户界面友好。 四、概要设计 1）首先动态分配数组存储霍夫曼树及存储霍夫曼编码表，然后从终端或文件读入霍夫曼树的字符变量及其频度，初始化建立霍夫曼树并将其写入文件HfmTree.txt中。 2）从指定的文件succe.txt中读入原文，利用已经编好的霍夫曼树对其编码，将编码结果写入文件Coding.txt保存。 3）利用已建好的哈夫曼树将文件Coding.txt中的代码进行译码，结果存入文件decoding.txt中。

五、测试数据： 2．原文内容“THIS IS MY PROGRAM” 六、详细设计 实验内容(原理、操作步骤、程序代码) //建立霍夫曼树，对原文进行编码、译码 #include #include #include #include typedef struct tree { char ch; int weight;//权值 int parent,lchild,rchild; }HTNode,*HuffmanTree;//动态分配数组存储霍夫曼树typedef char **HuffmanCode;//动态分配数组存储霍夫曼编码表void Select(HuffmanTree &HT,int* s1,int* s2,int n) { int j; int min1=10000; for(j=1;j<=n;j++) { if(HT[j].parent==0&&min1>HT[j].weight)

数据结构哈夫曼树的实现

#include #include #include #include using namespace std; typedef struct { unsigned int weight; unsigned int parent,lchild,rchild,ch; }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表 int m,s1,s2; HuffmanTree HT; void Select(int n){ //选择两个权值最小的结点 int i,j; for(i=1;i<=n;i++){ if(!HT[i].parent){ s1 = i;break; } } for(j=i+1;j<=n;j++){ if(!HT[j].parent){ s2 = j;break; } } for(i=1;i<=n;i++){ if((HT[s1].weight>HT[i].weight)&&(!HT[i].parent)&&(s2!=i)){ s1=i; } } for(j=1;j<=n;j++){ if((HT[s2].weight>HT[j].weight)&&(!HT[j].parent)&&(s1!=j)) s2=j; } } void HuffmanCoding(HuffmanCode HC[], int *w, int n) { // w存放n个字符的权值(均>0)，构造哈夫曼树HT，// 并求出n个字符的哈夫曼编码HC int i, j; char *cd; int p; int cdlen; int start; if (n<=1) return;

哈弗曼数据结构专题实验报告

数据结构与程序设计专题 实验报告 ：学号：班级：信息45班 ：学号：班级：信息45班 ：学号：班级：信息45班 实验指导老师：峰 实验地点：西一楼一层计算机中心机房 实验结束日期：12月5日 联系：

一．实验任务： 对于给定的源文档 SourceDoc.txt， 1) 统计其中所有字符的频度（某字符的频度等于其出现的总次数除以总字符数），字符包括字母（区分大小写）、标点符号及格式控制符（空格、回车等）。 2) 按频度统计结果构建哈夫曼编码表。 3) 基于哈夫曼编码表进行编码，生成对应的二进制码流，并输出到文件 Encode.dat，完成信源的编码过程。 4) 根据生成的哈夫曼编码表，对二进制码流文件 Encode.dat 进行解码，把结果输出到文件 TargetDoc.txt，完成信源的解码过程。 5) 判断 TargetDoc.txt 与 SourceDoc.txt 容是否一致，以验证编解码系统的正确性。 二．实验容: 1) 线性链表的构建以及排序; 2) 哈夫曼树的构建; 3) 基于哈夫曼码进行编码; 4) 对二进制码进行解码; 5）对生成文件与原文件进行比较； 三．程序的算法描述

四．程序运行结果：

五．源程序代码： #include #include #include #include typedef struct aa {char data; double rate; int count; struct aa *next; struct aa *pre; char haffmancode[120]; }NODE; NODE *creat(char b[])

哈夫曼树的实验报告1

一、需求分析 1、本演示程序实现Haffman编/译码器的作用，目的是为信息收发站提供一个编/译系统， 从而使信息收发站利用Haffman编码进行通讯，力求达到提高信道利用率，缩短时间，降低成本等目标。系统要实现的两个基本功能就是：①对需要传送的数据预先编码； ②对从接收端接收的数据进行译码； 2、本演示程序需要在终端上读入n个字符（字符型）及其权值（整形），用于建立Huffman 树,存储在文件hfmanTree.txt中；如果用户觉得不够清晰还可以打印以凹入表形式显示的Huffman树； 3、本演示程序根据建好的Huffman树，对文件的文本进行编码，结果存入文件CodeFile 中；然后利用建好的Huffman树将文件CodeFile中的代码进行译码，结果存入文件TextFile中；最后在屏幕上显示代码（每行50个），同时显示对CodeFile中代码翻译后的结果； 4、本演示程序将综合使用C++和C语言； 5、测试数据： (1)教材例6-2中数据：8个字符，概率分别是0.05，0.29，0.07，0.08，0.14，0.23，0.03， 0.11，可将其的权值看为5，29，7，8，14，23，3，11 (2)用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立Haffman树，并实现以下报文的编码和 一、概要设计 1、设定哈夫曼树的抽象数据类型定义 ADT Huffmantree{ 数据对象：D={a i| a i∈Charset,i=1,2,3,……n,n≥0} 数据关系：R1＝{< a i-1, a i >| a i-1, a i∈D, i=2,3,……n} 基本操作： Initialization(&HT，&HC,w，n,ch) 操作结果：根据n个字符及其它们的权值w[i],建立Huffman树HT,用字符数组ch[i]作为中间存储变量，最后字符编码存到HC中； Encodeing(n) 操作结果：根据建好的Huffman树，对文件进行编码，编码结果存入到文件CodeFile 中 Decodeing(HT,n) 操作结果：根据已经编译好的包含n个字符的Huffman树HT，将文件的代码进行翻译，结果存入文件TextFile中 } ADT Huffmantree

数据结构哈夫曼树和代码

#include #include #include #define N 50 //叶?子哩?结á点?数簓 #define M 2*N-1 //树骸?中D结á点?总哩?数簓 typedef struct { char data; //结á点?值μ int weight; //权ü?重? int parent; //双?亲×结á点? int lchild; //左哩?孩￠子哩?结á点? int rchild; //右 ?孩￠子哩?结á点? } HTNode; typedef struct { char cd[N]; //存?放?哈t夫え?曼?码? int start; } HCode; HTNode ht[M]; HCode hcd[N]; int n; void CreateHT(HTNode ht[],int n) { int i,k,lnode,rnode; int min1,min2; for (i=0;i<2*n-1;i++) //所ù有瓺结á点?的?相à关?域 ?置?初?值μ0 ht[i].parent=ht[i].lchild=ht[i].rchild=0; printf("哈t夫え?曼?树骸?初?态?为a:\n"); printf("data weight parent lchild rchild\n"); for (i=0;i<2*n-1;i++) { printf("%-6c %-6d %-6d %-6d %-6d\n",ht[i].data,ht[i].weight,ht[i].parent,ht[i].lchild, ht[i].rchild); } for (i=n;i<2*n-1;i++) //构1造ì哈t夫え?曼?树骸? {

哈夫曼编码解码实验报告

哈夫曼编码解码实验 1.实验要求 掌握二叉树的相关概念 掌握构造哈夫曼树，进行哈夫曼编码。 对编码内容通过哈夫曼树进行解码。 2.实验内容 通过二叉树构造哈夫曼树，并用哈夫曼树对读取的txt文件进行哈夫曼编码。编码完成后通过哈夫曼树进行解码。 #include #include #define MAX 100 //定义哈夫曼树的存储结构 typedef struct { char data; int weight; int parent; int lch; int rch; }HuffNode; //定义哈夫曼编码的存储结构 typedef struct { char bit[MAX]; int start; }HuffCode; HuffNode ht[2*MAX]; HuffCode hcd[MAX]; int Coun[127]={0}; int n; char s1[200000]; char text[5000]; //构造哈夫曼树 void HuffmanTree() {

int i,j,k,left,right,min1,min2; //printf("输入叶子的节点数："); //scanf("%d",&n); printf("字符数量=%d\n",n); for(i=1;i<=2*n-1;i++) { ht[i].parent=ht[i].lch=ht[i].rch=0; } j=0; for(i=1;i<=n;i++) { /*getchar(); printf("输入第%d个叶子节点的值：",i); scanf("%c",&ht[i].data); printf("输入该节点的权值："); scanf("%d",&ht[i].weight); */ for(;j<127;j++) { if(Coun[j]!=0) { ht[i].data=j; //printf("%c",ht[i].data); ht[i].weight=Coun[j]; //printf("%d",ht[i].weight); break; } } j++; } printf("\n"); for(i=1;i<=n;i++) { printf("%c",ht[i].data); } printf("\n"); for(i=n+1;i<=2*n-1;i++) {//在前n个结点中选取权值最小的两个结点构成一颗二叉树 min1=min2=10000;//为min1和min2设置一个比所有权值都大的值 left=right=0; for(k=1;k<=i-1;k++) { if(ht[k].parent==0)//若是根结点 //令min1和min2为最小的两个权值，left和right

完整word版数据结构课程设计：电文编码译码哈夫曼编码

福建农林大学计算机与信息学院 数据结构课程设计 设计：哈夫曼编译码器 姓名：韦邦权 专业：2013级计算机科学与技术 学号：13224624 班级：13052316 完成日期：2013.12.28

1 哈夫曼编译码器 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，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。哈夫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。哈夫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哈夫曼编码，再对哈夫曼编码生成的2 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。 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

哈夫曼树实验报告

哈夫曼树实验报告 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

计算机科学与技术学院数据结构实验报告 班级 2014级计算机1班学号姓名张建华成绩 实验项目简单哈夫曼编/译码的设计与实现实验日期一、实验目的 本实验的目的是进一步理解哈夫曼树的逻辑结构和存储结构，进一步提高使用理论知识指导解决实际问题的能力。 二、实验问题描述 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，此实验即设计这样的一个简单编/码系统。系统应该具有如下的几个功能： 1、接收原始数据。 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，并将它存于文件中。 2、编码。 利用已建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件中读入），对文件中的正文进行编码，然后将结果存入文件中。 3、译码。 利用已建好的哈夫曼树将文件中的代码进行译码，结果存入文件中。 4、打印编码规则。 即字符与编码的一一对应关系。 5、打印哈夫曼树， 将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式显示在终端上。 三、实验步骤 1、实验问题分析 1、构造哈夫曼树时使用静态链表作为哈夫曼树的存储。 在构造哈夫曼树时，设计一个结构体数组HuffNode保存哈夫曼树中各结点的信息，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，所以数组HuffNode的大小设置为2n-1，描述结点的数据类型为： Typedef strcut { Int weight；/*结点权值*/ Int parent； Int lchild； Int rchild； }HNodeType； 2、求哈夫曼编码时使用一维结构数组HuffCode作为哈夫曼编码信息的存储。 求哈夫曼编码，实质上就是在已建立的哈夫曼树中，从叶子结点开始，沿结点的双亲链域回退到根结点，没回退一步，就走过了哈夫曼树的一个分支，从而得到一位哈夫曼码值，由于一个字符的哈夫曼编码是从根结点到相应叶子结点所经过的路

数据结构课程设计哈夫曼编码

题目：哈夫曼编码器 班级：031021班姓名：李鑫学号：03102067 完成日期：2011/12 1. 问题描述 利用赫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。这要求在发送端通过一个编码系统对待传输数据预先编码，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编写一个赫夫曼码的编/译码系统。 2.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，建立赫夫曼树，并将它存于文件hfmTree中。 (2) E：编码（Encoding）。利用已建好的赫夫曼树（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）。利用已建好的赫夫曼树将文件CodeFile中的代码进行译码，结果存入文件Textfile中。 以下为选做： (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：印赫夫曼树（Tree printing）。将已在内存中的赫夫曼树以直观的方式（比如树）显示在终端上，同时将此字符形式的赫夫曼树写入文件TreePrint 中。 3.测试 (1)利用教科书例6-2中的数据调试程序。 (2) 用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立赫夫曼树，并实现以下报文的编码和译码：“THIS PROGRAME IS MY FA VORITE”。 字符 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 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，赫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。

哈夫曼编码译码系统课程设计实验报告(含源代码C++_C语言)

目录 摘要………………………………………………………………………..………………II Abstract …………………………………………………………………………..………... II 第一章课题描述 (1) 1.1 问题描述 (1) 1.2 需求分析…………………………………………………..…………………………… 1 1.3 程序设计目标…………………………………………………………………………… 第二章设计简介及设计方案论述 (2) 2.1 设计简介 (2) 2.2 设计方案论述 (2) 2.3 概要设计 (2) 第三章详细设计 (4) 3.1 哈夫曼树 (4) 3.2哈夫曼算 法 (4) 3.2.1基本思 想 (4) 3.2.2存储结 构 (4)

3.3 哈夫曼编码 (5) 3.4 文件I/O 流 (6) 3.4.1 文件流 (6) 3.4.2 文件的打开与关闭 (7) 3.4.3 文件的读写 (7) 3..5 C语言文件处理方式…………………………………………………………………… 第四章设计结果及分析 (8) 4.1 设计系统功能 (8) 4.2 进行系统测试 (8) 总结 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15) 附录主要程序代码 (16) 摘要 在这个信息高速发展的时代，每时每刻都在进行着大量信息的传递，到处都离不开信息，它贯穿在人们日常的生活生产之中，对人们的影响日趋扩大,而利用哈夫曼编码

进行通信则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。在生产中则可以更大可能的降低成本从而获得更大的利润，这也是信息时代发展的趋势所在。本课程设计的目的是使学生学会分析待加工处理数据的特性，以便选择适当的逻辑结构、存储结构以及进行相应的算法设计。学生在学习数据结构和算法设计的同时，培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力和创造性的思维方法，增强分析问题和解决问题的能力。此次设计的哈夫曼编码译码系统，实现对给定报文的编码和译码，并且任意输入报文可以实现频数的统计,建立哈夫曼树以及编码译码的功能。这是一个拥有完备功能的系统程序，对将所学到的知识运用到实践中,具有很好的学习和研究价值. 关键词：信息；通讯；编码；译码；程序 Abstract This is a date that information speeding highly development and transmit

哈夫曼树及其操作-数据结构实验报告(2)

电子科技大学 实验报告 课程名称：数据结构与算法 学生姓名：陈*浩 学号：************* 点名序号： *** 指导教师：钱** 实验地点：基础实验大楼 实验时间： 2014-2015-2学期 信息与软件工程学院

实验报告(二) 学生姓名：陈**浩学号：*************指导教师：钱** 实验地点：科研教学楼A508实验时间：一、实验室名称：软件实验室 二、实验项目名称：数据结构与算法—树 三、实验学时：4 四、实验原理： 霍夫曼编码（Huffman Coding）是一种编码方式，是一种用于无损数据压缩的熵编码（权编码）算法。1952年，David A. Huffman在麻省理工攻读博士时所发明的。 在计算机数据处理中，霍夫曼编码使用变长编码表对源符号（如文件中的一个字母）进行编码，其中变长编码表是通过一种评估来源符号出现机率的方法得到的，出现机率高的字母使用较短的编码，反之出现机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长度、期望值降低，从而达到无损压缩数据的目的。 例如，在英文中，e的出现机率最高，而z的出现概率则最低。当利用霍夫曼编码对一篇英文进行压缩时，e极有可能用一个比特来表示，而z则可能花去25个比特（不是26）。用普通的表示方法时，每个英文字母均占用一个字节（byte），即8个比特。二者相比，e使用了一般编码的1/8的长度，z则使用了3倍多。倘若我们能实现对于英文中各个字母出现概率的较准确的估算，就可以大幅度提高无损压缩的比例。 霍夫曼树又称最优二叉树，是一种带权路径长度最短的二叉树。所谓树的带权路径长度，就是树中所有的叶结点的权值乘上其到根结点的路径长度（若根结点为0层，叶结点到根结点的路径长度为叶结点的层数）。树的路径长度是从树根到每一结点的路径长度之和，记为WPL=(W1*L1+W2*L2+W3*L3+...+Wn*Ln)，N个权值Wi（i=1,2,...n）构成一棵有N个叶结点的二叉树，相应的叶结点的路径长度为Li（i=1,2,...n）。 可以证明霍夫曼树的WPL是最小的。

哈夫曼树及编码综合实验报告

《用哈夫曼编码实现文件压缩》 实验报告 课程名称数据结构B 实验学期 2017 至 2018 学年第一学期学生所在院部计算机学院 年级 2016 专业班级信管B162 学生姓名学号 成绩评定： 1、工作量： A（），B（），C（），D（）,F( ) 2、难易度：A（），B（），C（），D（）,F( ) 3、答辩情况： 基本操作：A（），B（），C（），D（）,F( ) 代码理解：A（），B（），C（），D（）,F( ) 4、报告规范度：A（），B（），C（），D（）,F( ) 5、学习态度：A（），B（），C（），D（）,F( )总评成绩:_________________________________ 指导教师: 兰芸

用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 7操作系统、Visual C++6.0软件 输入的字符创建Huffman树，并输出各字符对应的哈夫曼编码。 五.系统设计 输入字符的个数和各个字符以及权值，将每个字符的出现频率作为叶子结点构建Huffman树，规定哈夫曼树的左分支为0，右分支为1，则从根结点到每个叶子结点所经过的分支对应的0和1组成的序列便为该结点对应字符的哈夫曼编码。 流程图如下 1.输入哈夫曼字数及相应权值

相应代码 int main() { HuffmanTree HTree; HuffmanCode HCode; int *w, i; int n,wei; //编码个数及权值 printf("请输入需要哈夫曼编码的字符个数:"); scanf("%d",&n); w=(int*)malloc((n+1)*sizeof(int)); for(i=1; i<=n;i++) { printf("请输入第%d字符的权值:",i); fflush(stdin); scanf("%d",&wei); w[i]=wei; } HuffmanCoding(&HTree,&HCode,w,n); return 1; } 2.输出HT初态（每个字符的权值）

贪心法构造哈夫曼树

实验报告 （ 2013 / 2014 学年第二学期） 学院贝尔学院 学生姓名任晓强 班级学号 Q12010218 指导教师季一木 指导单位计算机软件教学中心 日期 2014年3月12日

实验一：贪心算法构造哈夫曼树 问题简述： 两路合并最佳模式的贪心算法主要思想如下： （1）设w={w0,w1,......w }是一组权值，以每个权值作为根结点值，构造n棵只有根的 n-1 二叉树 （2）选择两根结点权值最小的树，作为左右子树构造一棵新二叉树，新树根的权值是两棵子树根权值之和 （3）重复（2），直到合并成一颗二叉树为止 一、实验目的 （1）了解贪心算法和哈夫曼树的定义 （2）掌握贪心法的设计思想并能熟练运用 （3）设计贪心算法求解哈夫曼树 （4）设计测试数据，写出程序文档 二、实验内容 （1）设计二叉树结点数据结构，编程实现对用户输入的一组权值构造哈夫曼树 （2）设计函数，先序遍历输出哈夫曼树各结点 (3)设计函数，按树形输出哈夫曼树 三、程序源代码 #include #include #include #include typedef struct Node{ //定义树结构 int data; struct Node *leftchild; struct Node *rightchild;

}Tree; typedef struct Data{ //定义字符及其对应的频率的结构int data;//字符对应的频率是随机产生的 char c; }; void Initiate(Tree **root);//初始化节点函数 int getMin(struct Data a[],int n);//得到a中数值（频率）最小的数void toLength(char s[],int k);//设置有k个空格的串s void set(struct Data a[],struct Data b[]);//初始化a,且将a备份至b char getC(int x,struct Data a[]);//得到a中频率为x对应的字符void prin(struct Data a[]);//输出初始化后的字符及对应的频率 int n; void main() { //srand((unsigned)time(NULL)); Tree *root=NULL,*left=NULL,*right=NULL,*p=NULL; int min,num; int k=30,j,m; struct Data a[100]; struct Data b[100]; int i;

哈夫曼树实验报告(付原C语言程序)

哈夫曼树实验报告 需求分析： 从终端读入一串字符，利用建立好的哈夫曼树对其进行编码，储存到文件当中去，然后从文件读入哈夫曼编码，针对每个字母对其进行译码，翻译为原来的信息。 二、概要设计 程序分为以下几个模块： 1、从终端读入字符集大小，n个字符和n个权值，建立哈夫曼树，写入文件hfmTree中去。 2、对hfmTree进行编码，建立hfm编码表。 3、从文件ToTran读入信息，根据hfm编码表对其进行hfm编码，将编码后的信息写入文件Codefile 中去 4、对Codefile文件反向译码，结果储存在Textfile中去。 5、将建立的hfmTree打印在终端上，并储存于相应的Treeprint文件中去。 抽象的数据定义如下： 哈夫曼树结构 typedef struct //定义哈夫曼树的结构 { int weight; //权值 int parent; //双亲 int lchild; //左孩子 int rchild; //右孩子 }htnode,huffmantree[M+1]; 建立哈夫曼树 void crthuffmantree(huffmantree ht,int w[],int n) //初始化哈夫曼树 { int i,s1,s2,m; for(i=1;i<=n;i++) { ht[i].weight=w[i]; ht[i].parent=0; ht[i].lchild=0; ht[i].rchild=0; } m=2*n-1; for(i=n+1;i<=m;i++) { ht[i].weight=0; ht[i].parent=0; ht[i].lchild=0; ht[i].rchild=0; } for(i=n+1;i<=m;i++) { select(ht,i-1,&s1,&s2); ht[i].weight=ht[s1].weight+ht[s2].weight; ht[s1].parent=i;

数据结构哈夫曼编码实验报告

数据结构实验报告 ――实验五简单哈夫曼编/译码的设计与实现 本实验的目的是通过对简单哈夫曼编/译码系统的设计与实现来熟练掌握树型结 构在实际问题中的应用。此实验可以作为综合实验，阶段性实验时可以选择其中的几个功能来设计和实现。 一、【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，此实验即设计这样的一个简单编/码系统。系统应该具有如下的几个功能： 1、接收原始数据。 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nodedata.dat 中。 2、编码。 利用已建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件nodedata.dat中读入），对文件中的正 文进行编码，然后将结果存入文件code.dat中。 3、译码。利用已建好的哈夫曼树将文件code.dat中的代码进行译码，结果存入文件textfile.dat 中。 4、打印编码规则。 即字符与编码的一一对应关系。 二、【数据结构设计】 1、构造哈夫曼树时使用静态链表作为哈夫曼树的存储。 在构造哈夫曼树时，设计一个结构体数组HuffNode保存哈夫曼树中各结点的信息，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，所以数组HuffNode 的大小设置为2n-1，描述结点的数据类型为： typedef struct { int weight;//结点权值 int pare nt; int lchild; int rchild; char inf; }HNodeType; 2、求哈夫曼编码时使用一维结构数组HuffCode作为哈夫曼编码信息的存储。 求哈夫曼编码，实质上就是在已建立的哈夫曼树中，从叶子结点开始，沿结点的双亲链 域回退到根结点，没回退一步，就走过了哈夫曼树的一个分支，从而得到一位哈夫曼码值，由于一个字符的哈夫曼编码是从根结点到相应叶子结点所经过的路径上各分支所组成的0、1序列，因此先得到的分支代码为所求编码的低位码，后得到的分支代码位所求编码的高位码，所以设计如下数据类型： #defi ne MAXBIT 10 typedef struct

哈夫曼树实验报告

数据结构实验报告 实验名称：实验三哈夫曼树 学生姓名： 班级： 班内序号： 学号： 日期： 程序分析： 存储结构：二叉树 程序流程： template class BiTree { public: ） 1.初始化链表的头结点

2.获得输入字符串的第一个字符，并将其插入到链表尾部,n=1(n记录的是链 表中字符的个数) 3.从字符串第2个字符开始，逐个取出字符串中的字符 将当前取出的字符与链表中已经存在的字符逐个比较，如果当前取出的 字符与链表中已经存在的某个字符相同，则链表中该字符的权值加1。 如果当前取出的字符与链表中已经存在的字符都不相同，则将其加入到 链表尾部，同时n++ =n(tSize记录链表中字符总数，即哈夫曼树中叶子节点总数) 5.创建哈夫曼树 6.销毁链表 源代码： void HuffmanTree::Init(string Input) { Node *front=new Node; 建哈夫曼树（void HuffmanTree::CreateCodeTable(Node *p)） 算法伪代码： 1.创建一个长度为2*tSize-1的三叉链表 2.将存储字符及其权值的链表中的字符逐个写入三叉链表的前tSize个结点 的data域，并将对应结点的孩子域和双亲域赋为空 3.从三叉链表的第tSize个结点开始，i=tSize 3.1从存储字符及其权值的链表中取出两个权值最小的结点x,y，记录其 下标x,y。 3.2将下标为x和y的哈夫曼树的结点的双亲设置为第i个结点 3.3将下标为x的结点设置为i结点的左孩子，将下标为y的结点设置为 i结点的右孩子，i结点的权值为x结点的权值加上y结点的权值，i 结点的双亲设置为空 4. 根据哈夫曼树创建编码表