哈夫曼编码译码器.docx
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1、哈夫曼编码译码器学院班级: 信息工程学院 软件1501 指导教师: 朱俊武 小组成员: 刘洋 蒋佳烨 冀若含 本人学号: 151303107 报告书写: 冀若含 学生成绩: 目录一、总体介绍03-04二、详细设计04-11三、运行测试11-12四、课设总结13-13五、附录代码13-19一、总体介绍1.1任务概述我们小组做了两个版本,其中一个为文件操作版,另一个为键盘操作版。两个版本都实现了哈夫曼编码/译码操做。我主要负责的是构造哈夫曼树,给出各个字符的哈夫曼编码,加密操做,整个键盘操作版系统的代码重组、编辑。开发的过程中使用了Codelite、Dev、Vc等软件。参考书籍为数据结构(c语言版
2、)。其中文件操作版的具体实现为:能够实现对26个小写字母外加空格进行哈夫曼编码,并能够对一整篇文章(有小写字母和空格组成)进行加密,生成密码文件。最后根据生成的密码翻译出原文并存档。在使用程序时,使用者只需要对ToBetran文件进行原文的输入(使用小写字母或空格),加密和解密功能由程序自主来完成。程序运行的过程中会输出进行编码的26个小写字母和空格(字符型),并输出其对应的权值(整型)。还输出字符的编码及生成的密文。最后输出解密后的原文。键盘操作版为:要求从键盘输入字符集和字符的权值,大部分字符均可输入,需要各个字符的权值不能相同。利用输入的权值建立哈夫曼树,得到每个字符的前缀编码。输入字符
3、串,程序对其进行加密。输入密文(1010101.)对密文进行解密。两个版本都利用了哈夫曼树解决问题,通过建立哈夫曼树,得出每个字符的独特前缀编码,也就是密文,然后利用密文对明文进行加密得到密文。密文转换为明文则是通过对哈夫曼树的遍历。(之前想过字符串的匹配得到明文但是算法太为复杂)。1.2系统功能框图本系统分为三个大的模块:构造哈夫曼树,编码,译码。1.3 功能难点本系统的实现难点在于哈夫曼树的构造。编码、译码功能的实现都是基于哈夫曼树的。二、详细设计2.1哈夫曼树的构造哈夫曼树,又称最优树,是一类带权路径长度最短的树,有着广泛的应用。哈夫曼树的构造过程如下:1.初始化: 根据给定的n个权值w
4、1,w2,wn构成n棵二叉树的集合F=T1,T2,.,Tn,其中每棵二叉树Ti中只有一个带权wi的根节点,左右子树均空。2. 找最小树:在F中选择两棵根结点权值最小的树作为左右子树构造一棵新的二叉树,且至新的二叉树的根结点的权值为其左右子树上根结点的权值之和。3. 删除与加入:在F中删除这两棵树,并将新的二叉树加入F中。4. 判断:重复前两步(2和3),直到F中只含有一棵树为止。该树即为哈夫曼树。2.2 代码实现哈夫曼树和哈夫曼编码的储存表示typedef structint weight;int parent,lchild,rchild;HTNode,*HuffmanTree;/动态分配数组
5、储存哈夫曼树typedef char* *HuffmanCode;/动态分配数组储存哈夫曼编码表void Select(HuffmanTree HT,int p,int *s1,int *s2)该函数的功能为:找出HT1.i-1中parent为0且weight最小的两个结点,其序号为s1,s2。void HuffmanCoding(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC,int *w,int n,char *a)该函数的功能为构造哈夫曼树HT,并求出n个字符的哈夫曼编码HC。以下为两个函数的流程图或详细设计。void HuffmanCoding(HuffmanTree HT
6、,HuffmanCode HC,int *w,int n,char *a) 指针a指向输入的字符集,指针w指向字符集的度,n为字符集的大小。注:具体程序中加入了输出各个字符的哈夫曼编码的功能,在流程图没有显示。没画完下面还有哟!详细代码:void HuffmanCoding(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC,int *w,int n,char *a)int m=0;int c;int f;int start;char *cd;int *s1;int *s2;int i;s1=(int*)malloc(sizeof(int);s2=(int*)malloc(sizeof
7、(int);m=2*n-1;if(n=1)printf(字符的个数过少n);return;HuffmanTree p;p=HT;p+;for(i=1;iweight=*w;p-parent=0;p-lchild=0;p-rchild=0;for(;iweight=0;p-parent=0;p-lchild=0;p-rchild=0;for(i=n+1;i=m;+i)Select(HT,i-1,s1,s2);HT*s1.parent=i;HT*s2.parent=i;HTi.lchild=*s1;HTi.rchild=*s2;HTi.weight=HT*s1.weight+HT*s2.weigh
8、t;cd=(char *)malloc(n*sizeof(char);cdn-1=0;for(i=1;i=n;+i)start=n-1;for(c=i,f=HTi.parent;f!=0;c=f,f=HTf.parent)if(HTf.lchild=c) cd-start=0;else cd-start=1;HCi=(char *)malloc(n-start)*sizeof(char);strcpy(HCi,&cdstart);printf(%c ,*a);a+;printf(%sn,HCi);free(cd);void Select(HuffmanTree HT,int p,int *s1
9、,int *s2)详细设计:首先通过一个循环找出当前数组中weight最小的一个。记录下它的序号。也是一和一样的循环和算法。加上一个if语句,如果循环到与第一次序号一样的那次,就continue跳过这次比较。将得到的权值最小的两个传到s1和是s2指向的地址。这就是哈夫曼树的构造和生成哈夫曼编码的过程。详细代码:void Select(HuffmanTree HT,int p,int *s1,int *s2)/i为遍历长度int i=1;int x=0;int y=0;int min=1000;int min1=1000;int v=1;*s1=1;*s2=1;for(i=1;iy)min=HT
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