哈夫曼编码译码器课程设计要点.pdf
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1、目录 目录 0 1 课程设计的目的和意义 1 2 需求分析 2 3 系统(项目)设计 4 设计思路及方案 5 模块的设计及介绍5 主要模块程序流程图8 4 系统实现 10 主调函数 12 建立 HuffmanTree12 生成 Huffman 编码并写入文件 15 电文译码 16 5 系统调试 16 参考文献 19 附录 源程序 20 1 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
2、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
3、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
4、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。 2 2 需求分析 课题:哈夫曼编码译码器系统 问题描述: 打开一篇英文文章,统计该文章中每个字符出现的次数,然后以它们 作为权值,对每一个字符进行编码, 编码完成后再对其编码进行译码。 问题补充: 1. 从硬盘的一个文件里读出一段英语文章; 2. 统计这篇文章中的每个字符出现的次数; 3. 以字符出现字数作为权值
5、,构建哈夫曼树,并将哈夫曼树的存储 结构的初态和终态进行输出; 4. 对每个字符进行编码并将所编码写入文件然后对所编码进行破 译。 具体介绍:在本课题中,我们在硬盘E 盘中预先建立一个 file1.txt 文档,在里面 编辑一篇文章 (大写)。 然后运行程序,调用 fileopen()函数读出该文章, 显示在界面;再调用 jsq()函数对该文章的字符种类进行统计,并对每 个字符的出现次数进行统计, 并且在界面上显示; 然后以每个字符出 现次数作为权值,调用ChuffmanTree()函数构建哈夫曼树;并调用 print1()和 print2()函数将哈夫曼的存储结构的初态和终态进行输出。 然后
6、调用 HuffmanEncoding()函数对哈夫曼树进行编码, 调用 coding() 函数将编码写入文件;再调用decode()对编码进行译码,再输出至界 面。至此,整个工作就完成了。 测试数据:例如从文本中读到文章为:IAMASTUDENT 。 则效果如下: IAMASTUDENT - HuffmanTree 的初态 : 2 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 3 - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0
7、 0 - 字符 A 次数:2 字符 D 次数:1 字符 E 次数:1 字符 I 次数:1 字符 M 次数:1 字符 N 次数:1 字符 S 次数:1 字符 T 次数:2 字符 U 次数:1 - HuffmanTree 的终态 : 2 13 0 0 1 10 0 0 1 10 0 0 1 11 0 0 1 11 0 0 1 12 0 0 1 12 0 0 2 14 0 0 1 13 0 0 2 14 2 3 2 15 4 5 2 15 6 7 3 16 9 1 4 16 8 10 4 17 11 12 7 17 13 14 11 0 15 16 - 译码后的字符串 : IAMASTUDENT *
8、 Press any key to continue 4 3 系统(项目)设计 (1) 设计思路及方案 本课题是用最优二叉树即哈夫曼树来实现哈夫曼编码译码器的功能。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 (W1*L1)+(W2*L2)+(Wi*Li) 。若将此对应到二叉树上,Wi 为叶 结点, Li为根结点到叶结点的路径长度。那么,(W1*L1)+(W2*L2)+(Wi*Li) 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。 该
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