哈夫曼编码实验报告(2).doc

实验一 哈夫曼编码 一、实验目的 1. 掌握哈夫曼编码原理； 2. 熟练掌握哈夫曼树的生成方法； 3、理解数据编码压缩和译码输出编码的实现。 二、实验要求 实现哈夫曼编码和译码的生成算法。 三、实验内容 先统计要压缩编码的文件中的字符字母出现的次数，按字符字母和空格出现的概率对 其进行哈夫曼编码，然后读入要编码的文件，编码后存入另一个文件；接着再调出编码 后的文件，并对其进行译码输出，最后存入另一个文件中。 五、实验原理 1、哈夫曼树的定义：假设有n个权值，试构造一颗有n个叶子节点的二叉树，每个叶子带 权值为wi，其中树带权路径最小的二叉树成为哈夫曼树或者最优二叉树； 2、哈夫曼树的构造： weight为输入的频率数组，把其中的值赋给依次建立的HT Node对象中的data属性，即每一个HT Node对应一个输入的频率。然后根据data属性按从小到大顺序排序，每次从data取出两 个最小和此次小的HT Node，将他们的data相加，构造出新的HTNode作为他们的父节点，指针parent，leftch ild，rightchild赋相应值。在把这个新的节点插入最小堆。按此步骤可以构造构造出一 棵哈夫曼树。 通过已经构造出的哈夫曼树，自底向上，由频率节点开始向上寻找parent,直到parent为 树的顶点为止。这样，根据每次向上搜索后，原节点为父节点的左孩子还是右孩子，来 记录1或0，这样，每个频率都会有一个01编码与之唯一对应，并且任何编码没有前部分 是同其他完整编码一样的。 六、实验流程 初始化，统计文本文件中各字符的个数作为权值,生成哈夫曼树； 根据符号概率的大小按由大到小顺序对符号进行排序； 把概率最小的两个符号组成一个节点； 重复步骤（2）（3），直到概率和为1； 从根节点开始到相应于每个符号的"树叶"，概率大的标"0"，概率小的标"1"； 从根节点开始，对符号进行编码； 译码时流程逆向进行，从文件中读出哈夫曼树,并利用哈夫曼树将编码序列解码。 七、实验程序 #include<iostream> #include<fstream> #include<iomanip> #include<vector> using namespace std; typedef struct //节点结构 { char data; //记录字符值 long int weight; //记录字符权重 unsigned int parent,lchild,rchild; }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 void Select(HuffmanTree &HT,int i,int &s1,int &s2) //在HT[1...t]中选择parent不为0且权值最小的两个结点，其序号分别为s1和s2 { s1=0;s2=0; int n1=30000,n2=30000; for(int k=1;k<=i;k++) { if(HT[k].parent==0) { if(HT[k].weight<n1) { n2=n1; n1=HT[k].weight; s2=s1; s1=k; } else if(HT[k].weight<n2) { n2=HT[k].weight; s2=k; } } } } void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int n)//将要编码的字符串存入空树中 { ifstream fin1("zifu.txt"); ifstream fin2("weight.txt"); if(n<=1)return; int m=2*n-1; int i; HT=new HTNode[m+1]; char *zifu; int *weight; zifu= new char[n+1]; weight=new int[n+1]; for(i=1;i<=n;i++)//将待编码的字符放在zifu数组中 { char ch; ch=fin1.get(); zifu[i]=ch; } for(i=1;i<=n;i++)//将带编码字符对应的权值放在weight数组中 { fin2>>weight[i]; } for( i=1;i<=n;i++) { HT[i].data=zifu[i]; HT[i].weight=weight[i]; } for(i=n+1;i<=m;i++) { HT[i].data='@'; } for(i=1;i<=m;i++) { HT[i].parent=HT[i].lchild=HT[i].rchild=0; } for(i=n