哈夫曼編碼譯碼器系統(tǒng)

1、 目錄1、 系統(tǒng)開發(fā)的背景.(1)2、 系統(tǒng)分析與設計.(1)3、 系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).(2)（一）設計初始化（Initialization）.(2)（二）設計編碼（Encoding）.(3)（三）設計譯碼（Decoding）.(3)（四）設計印代碼文件（Print）.(4)（五）設計印哈夫曼樹（TreePrinting）.(4)4、 系統(tǒng)測試.(5)（一）測試main函數(shù).(5)（二）測試編碼（Encoding）及譯碼（Decoding）函數(shù).(5)（三）測試印代碼文件（Print）函數(shù).(6)（四）測試相關的根目錄.(6)5、 總結(jié).(6)6、 附件（代碼、部分圖表）.(7) 哈夫曼編/譯碼

2、器系統(tǒng)一、系統(tǒng)開發(fā)的背景為了提高信道利用率，縮短信息傳輸時間，降低傳輸成本，且在信息發(fā)送端通過一個編碼系統(tǒng)對待傳數(shù)據(jù)預先編碼，在信息接收端將傳來的數(shù)據(jù)進行譯碼（復原），因此設計哈夫曼編碼/譯碼器系統(tǒng)。二、系統(tǒng)分析與設計（一）系統(tǒng)功能要求：【任務要求】I：初始化（Initialization）。從終端讀入字符集大小n，以及n個字符和n個權(quán)值，建立哈夫曼樹，并將它存于文件hfmTree中。E：編碼（Encoding）。利用以建好的哈夫曼樹（如不在內(nèi)存，則從文件hfmTree中讀入），對文件To Be Tran中的正文進行編碼，然后將結(jié)果存入文件CodeFile中。D：譯碼（Decoding）。利用

3、已建好的哈夫曼樹將文件Code File中的代碼進行譯碼，結(jié)果存入文件Text File中。P：印代碼文件（Print）。將文件Code File以緊湊格式顯示在終端上，每行50個代碼。同時將此字符形式的編碼文件寫入文件Code Prin中。T：印哈夫曼樹（Tree Printing）。將已在內(nèi)存中的哈夫曼樹以直觀的方式（樹或凹入表形式）顯示在終端上，同時將此字符形式的哈夫曼樹寫入文件Tree Print中?！緶y試數(shù)據(jù)】利用教科書中的數(shù)據(jù)調(diào)試程序。用下表給出的字符集和頻度的實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)建立哈夫曼樹，并實現(xiàn)以下報文的編碼和譯碼：“THIS PROGRAM IS MY FAVORITE”。字符AB

4、CDEFGHIJKLM頻度1866413223210321154757153220字符NOPQRSTUVWXYZ頻度5763151485180238181161（二）系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)設計通過對系統(tǒng)功能的分析，哈夫曼編碼/譯碼器系統(tǒng)功能如圖1所示。 編 碼 印 代 碼 文 件 印 哈 夫 曼 樹 哈夫曼編碼/譯碼器系統(tǒng) 初 始 化 譯 碼 圖1 哈夫曼編碼/譯碼器系統(tǒng)功能圖通過上圖的功能分析，把整個系統(tǒng)劃分為5個模塊：1、 初始化（Initialization），該模塊主要實現(xiàn)：初始化要編輯的語句，然后語句里面有個調(diào)用輸入編碼的語句 len=InputCode();2、 編碼（Encoding），該

5、模塊主要實現(xiàn)：void Encoding(); 3、譯碼（Incoding）,該模塊主要實現(xiàn)： void Decoding(); 4、印代碼文件（Print），該模塊主要實現(xiàn)：由函數(shù)void Code_printing()和函數(shù)void Code_printing1()實現(xiàn)。 5、印哈夫曼樹（TreePrinting），該模塊主要實現(xiàn)： coprint(p,HT);三、系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)（一） 初始化（Initialization），該模塊主要實現(xiàn)void Initialization() int a,k,flag,len; a=0; len=InputCode(); for(i=0;ik) i

6、f(stri=strk) a+; flag=0; k+; if(flag=0) break; if(flag) for(j=i+1;jlen;j+) if(stri=strj) +coui-a.count; n=len-a; for(i=0;in;i+) printf(%d%d ,i,coui.data); printf(%d%dn,i,coui.count); for(i=0;i=n;i+) *(z+i)=coui.data; *(w+i)=coui.count; （二） 編碼（Encoding），該模塊主要實現(xiàn)void Encoding() char *tran; i=99; tran=(

7、char*)malloc(100*sizeof(char); while(i=99) if(fgets(tran,100,tobetran)=NULL) printf(不能打開文件n); break; for(i=0;*(tran+i)!=0;i+) for(j=0;jn) printf(字符錯誤，無法編碼!n); break; （三） 譯碼（Decoding），該模塊主要實現(xiàn)void Decoding() char *work,*work2,i2;int i4=0,i,i3;unsigned long length=10000;work=(char*)malloc(length*sizeof

8、(char);fgets(work,length,codef);work2=(char*)malloc(length*sizeof(char);i3=2*n-1;for(i=0;*(work+i-1)!=0;i+) i2=*(work+i);if(HTi3.lchild=0) *(work2+i4)=*(z+i3-1);i4+;i3=2*n-1;i-; else if(i2=0)i3=HTi3.lchild;else if(i2=1) i3=HTi3.rchild;（四） 印代碼文件（Print），該模塊主要實現(xiàn)void Code_printing1() char *work5; work5=

9、(char*)malloc(51*sizeof(char); do if(fgets(work5,51,txtfile)=NULL) printf(不能讀取文件n); break; fputs(work5,CodePrin1); puts(work5); while(strlen(work5)=50); free(work5);（五）印哈夫曼樹（TreePrinting），該模塊主要實現(xiàn)void Tree_printing(HuffmanTree HT,int w) HuffmanTree p; p=HT+w; printf(下面打印哈夫曼樹n); coprint(p,HT); printf(

10、打印工作結(jié)束n);四、系統(tǒng)測試 （一） 測試main函數(shù) （二）測試編碼（Encoding）及譯碼（Decoding）函數(shù).（二）測試印代碼文件（Print）函數(shù)（四）相關的根目錄五、總結(jié)系統(tǒng)完成的功能：本程序完成的功能是可以在信息發(fā)送端通過一個編碼系統(tǒng)對待傳數(shù)據(jù)預先編碼，在信息接收端將傳來的數(shù)據(jù)進行譯碼（復原）。系統(tǒng)的不足：本次課程設計，我認為還有很多不足，比如說不能把一個隨機輸入的字符串中不同字符作為葉子結(jié)點元素，把其在該字符串中出現(xiàn)的次數(shù)作為權(quán)值構(gòu)造一個赫夫曼樹，并得到各個葉子結(jié)點的赫夫曼編碼和整個輸入的字符串的赫夫曼編碼，還有不能夠順利按題目要求寫出相應的文件，將編碼存儲在tex文件中

11、。 我的收獲是：通過本次實驗，提高了自已調(diào)試程序的能力，充分體會到了在程序執(zhí)行時的提示性輸出的重要性，編寫程序的時候，應先寫出算法，再寫程序，一段一段調(diào)試；此外，學編程一定要親自動手，實踐是檢驗真理正確性的唯一標準，不能眼高手低，還要學會歸納，發(fā)現(xiàn)編程的捷徑，想著用更高效的方法去完成一個個任務。6、 附件（代碼、部分圖表）#include#include #include #include const int UINT_MAX=1000;char str50;typedef struct int weight,K; int parent,lchild,rchild;HTNode,* Huffm

12、anTree;typedef char *HuffmanCode;HuffmanTree HT;HuffmanCode HC;int w50,i,j,n;char z50;int flag=0; int numb=0; struct cou char data; int count;cou50;int min(HuffmanTree t,int i) int j,flag; int k=UINT_MAX; for(j=1;j=i;j+) if(tj.weights2) j=s1; s1=s2; s2=j; void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCo

13、de &HC,int *w,int n) int m,i,s1,s2,start; int c,f; HuffmanTree p; char *cd; if(n=1) return; m=2*n-1; HT=(HuffmanTree)malloc(m+1)*sizeof(HTNode); for(p=HT+1,i=1;iweight=*w; p-parent=0; p-lchild=0; p-rchild=0; for(;iparent=0; for(i=n+1;i=m;+i) select(HT,i-1,s1,s2); HTs1.parent=HTs2.parent=i; HTi.lchil

14、d=s1; HTi.rchild=s2; HTi.weight=HTs1.weight+HTs2.weight; HC=(HuffmanCode)malloc(n+1)*sizeof(char*); 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);

15、strcpy(HCi,&cdstart); free(cd); int InputCode() FILE *tobetran; if(tobetran=fopen(tobetran.txt,w)=NULL) printf(不能打開文件n); return 0; printf(請輸入你想要編碼的字符n); gets(str); fputs(str,tobetran); printf(獲取報文成功n); fclose(tobetran); return strlen(str);void Initialization() int a,k,flag,len; a=0; len=InputCode();

16、 for(i=0;ik) if(stri=strk) a+; flag=0; k+; if(flag=0) break; if(flag) for(j=i+1;jlen;j+) if(stri=strj) +coui-a.count; n=len-a; for(i=0;in;i+) printf(%d%d ,i,coui.data); printf(%d%dn,i,coui.count); for(i=0;i=n;i+) *(z+i)=coui.data; *(w+i)=coui.count; HuffmanCoding(HT,HC,w,n); printf(字符對應的編碼為:n); for(

17、i=1;i=n;i+) puts(HCi); printf(下面將哈夫曼編碼寫入文件n.nn); FILE *htmTree; char r= ,0; if(htmTree=fopen(htmTree.txt,w)=NULL) printf(can not open filen); return; fputs(z,htmTree); for(i=0;in+1;i+) fprintf(htmTree,%6d,*(w+i); fputs(r,htmTree); for(i=1;i=n;i+) fputs(HCi,htmTree); fputs(r,htmTree); fclose(htmTree)

18、; printf(已將字符與對應編碼寫入根目錄下文件htmTree.txt中nn);void Encoding() printf(下面對目錄下文件tobetran.txt中的字符進行編碼n); FILE *tobetran,*codefile; if(tobetran=fopen(tobetran.txt,rb)=NULL) printf(不能打開文件n); if(codefile=fopen(codefile.txt,wb)=NULL) printf(不能打開文件n); char *tran; i=99; tran=(char*)malloc(100*sizeof(char); while(

19、i=99) if(fgets(tran,100,tobetran)=NULL) printf(不能打開文件n); break; for(i=0;*(tran+i)!=0;i+) for(j=0;jn) printf(字符錯誤，無法編碼!n); break; printf(編碼工作完成nn編碼寫入目錄下的codefile.txt中nn); fclose(tobetran); fclose(codefile); free(tran);void Decoding() printf(下面對根目錄下文件codefile.txt中的字符進行譯碼n); FILE *codef,*txtfile; if(tx

20、tfile=fopen(txtfile.txt,w)=NULL) printf(不能打開文件n); if (codef=fopen(codefile.txt,r)=NULL) printf(不能打開文件n); char *work,*work2,i2; int i4=0,i,i3; unsigned long length=10000; work=(char*)malloc(length*sizeof(char); fgets(work,length,codef); work2=(char*)malloc(length*sizeof(char); i3=2*n-1; for(i=0;*(wor

21、k+i-1)!=0;i+) i2=*(work+i); if(HTi3.lchild=0) *(work2+i4)=*(z+i3-1); i4+; i3=2*n-1; i-; else if(i2=0) i3=HTi3.lchild; else if(i2=1) i3=HTi3.rchild; *(work2+i4)=0; fputs(work2,txtfile); printf(譯碼完成n內(nèi)容寫入根目錄下的文件txtfile.txt中nn); free(work); free(work2); fclose(txtfile); fclose(codef);void Code_printing(

22、) printf(下面打印根目錄下文件CodePrin.txt中編碼字符n); FILE * CodePrin,* codefile; if(CodePrin=fopen(CodePrin.txt,w)=NULL) printf(不能打開文件n); return; if(codefile=fopen(codefile.txt,r)=NULL) printf(不能打開文件n); return; char *work3; work3=(char*)malloc(51*sizeof(char); do if(fgets(work3,51,codefile)=NULL) printf(不能讀取文件n)

23、; break; fputs(work3,CodePrin); puts(work3); while(strlen(work3)=50); free(work3); printf(打印工作結(jié)束nn); fclose(CodePrin); fclose(codefile);void Code_printing1() printf(下面打印根目錄下文件txtfile.txt中譯碼字符n); FILE * CodePrin1,* txtfile; if(CodePrin1=fopen(CodePrin1.txt,w)=NULL) printf(不能打開文件n); return; if(txtfile

24、=fopen(txtfile.txt,r)=NULL) printf(不能打開文件n); return; char *work5; work5=(char*)malloc(51*sizeof(char); do if(fgets(work5,51,txtfile)=NULL) printf(不能讀取文件n); break; fputs(work5,CodePrin1); puts(work5); while(strlen(work5)=50); free(work5); printf(打印工作結(jié)束); fclose(CodePrin1); fclose(txtfile);void coprint(HuffmanTree start,HuffmanTree HT) if(start!=HT) FILE * TreePrint; if(TreePrint=fopen(TreeP