《数据结构与算法》课程设计
《数据结构与算法》课程设计
目 录
一、 题目.........................................p1 二、 需求分析.....................................p2 三、 概要设计.....................................p2 四、 程序说明.....................................p3 五、 详细设计.....................................p4 六、 调试分析....................................p20 七、 实验心得与体会（总结）......................p21
一、 题目
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：打印代码文件（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：打印赫夫曼树（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. 测试要求
（1）已知某系统在通信联络中只可能出现八种字符，其频率分别为0.05、0.29、0.07、0.08、0.14、0.23、0.03、0.11，试设计赫夫曼编码。
(2) 用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立赫夫曼树，并实现以下报文的编码和译码：“THIS PROGRAME IS MY FAVORITE”。
第 1 页
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。
二、 需求分析
文件的保密性一直以来是网络关注的热点，该编译码器采用赫夫曼树算法对文本内容重新编码，译码。编译码器主要有二大转码模块和二大显示模块： 1.二大转码模块能对本程序目录下的ToBeTran和CodeFile文本分别进行编码和译码并存储在CodeFile和Textfile文件中，用户在程序第一次时需初始化赫夫曼树后方能进行编码译码操作，方便了用户对程序的操作；
2.两大显示模块能对本程序目录下的CodeFile和Textfile的内容提取到软件终端编辑框，便于对结果的查看。
三、概要设计
本程序采用二叉树的顺序存储结构：
typedef struct node{
int weight,lchild,rchild;
}BITnode;
第 2 页
赫夫曼编译器程序实现主要分为初始化建树、编码和译码三大转码模块。 1.编码：算法主要通过建立赫夫曼树（赫夫曼树）实现，并对ToBeTran文件进行编码存储在CodeFile文件中。图3-1编码流程图
2.译码：通过递归算法。图3-2译码流程图. 3.打印代码：通过文件操作将CodeFile中的二进制显示到终端并且存储到CodePrin.txt文件中。
4.提取破译文件：通过文件函数操作将Textfile文件提取到终端。
3-1赫夫曼树建立流程图 3-2译码流程图
第 3 页
数据结构课程设计 - 哈夫曼编码
