哈夫曼树C++实现.doc

【哈夫曼编/译码器】任务：建立最优二叉树函数要求：可以建立函数输入二叉树，并输出其赫夫曼树。在上交资料中请写明：存储结构、基本算法（可以使用程序流程图）、输入输出、源程序、测试数据和结果、算法的时间复杂度、另外可以提出算法的改进方法；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写一个哈夫曼码的编/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）显示在终端上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。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。代码如下：#include #include #include int m, s1, s2;typedef struct unsigned int weight; unsigned int parent, lchild, rchild; HTNode, *HuffmanTree;typedef char* HuffmanCode;void select(HuffmanTree HT, int nNode) / int i, j; for(i = 1; i = nNode; i+) if(!HTi.parent) s1 = i; break; for(j = i+1; j = nNode; j+) if(!HTj.parent) s2 = j; break; for(i = 1; i = nNode; i+) if(HTi.weight HTs1.weight) & (!HTi.parent) & (s2 != i) s1 = i; for(j = 1; j = nNode; j+) if(HTj.weight HTs2.weight) int tmp = s1; s1 = s2; s2 = tmp; void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT, HuffmanCode HC, int *w, int nNode) int i, j; char *cd; int cdlen; if(nNode 1) return; m = 2*nNode-1; HT = (HTNode*) malloc (m+1) *sizeof(HTNode); for(i = 1; i = nNode; i+) HTi.weight = wi-1; HTi.parent = 0; HTi.lchild = 0; HTi.rchild = 0; for(i = nNode+1; i = m; i+) HTi.weight = 0; HTi.parent = 0; HTi.lchild = 0; HTi.rchild = 0; for(i = nNode+1; i = m; i+) select(HT, i-1); HTs1.parent = i; HTs2.parent = i; HTi.lchild = s1; HTi.rchild = s2; HTi.weight = HTs1.weight + HTs2.weight; if(i=m) printf(结点 weight parent lchild rchild); for(j = 1; j = i; j+) printf(n%4d%8d%8d%8d%8d, j, HTj.weight, HTj.parent, HTj.lchild, HTj.rchild); cd = (char *) malloc (nNode * sizeof(char); cdlen = 0; cdnNode-1=0; int c,f; for(int i=1; i=nNode; i+) cdlen=nNode-1; for(c=i,f=HTi.parent; f!=0; c=f,f=HTf.parent) if(HTf.lchild=c) cd-cdlen=0; else cd-cdlen=1; HCi=(char*)malloc(nNode-cdlen)*sizeof(char); strcpy(HCi,&cdcdlen); int main() HuffmanTree HT; / 哈夫曼树 HuffmanCode *HC; / 哈夫曼编码 int *w, nNode, i; / 权值 printf(输入结点数: n); scanf(%d, &nNode); printf(%dnn,nNode); HC = (HuffmanCode *) malloc (nNode* sizeof(HuffmanCode); w = (int *) malloc (nNode * sizeof(int); printf(输入 %d 个结点的对应的权值n, nNode); for(i = 0; i nNode; i+) scanf(%d, &wi); HuffmanCoding(HT, HC, w, nNode); puts(n各结点的哈夫曼编码为:); for(i = 1; i = nNode; i+) printf(%2d -%4d : %sn, i, wi-1, HCi); getchar();使用界面如下：