實驗報告
科目：資料結構
姓名：朱凱迪
實驗日期：2010-12-29；
實驗名稱:
哈弗曼編碼 ；
一、實驗目的
1、熟悉哈夫曼樹的基本操作。 2、
掌握哈夫曼編碼的實現以及實際應用。 3、
加深對哈夫曼樹、哈夫曼編碼的理解，逐步培養解決實際問題的程式設計能力。
二、實驗環境
windows 7 + visual studio 2008
三、實驗內容和步驟
實驗內容：
利用哈夫曼編碼進行通訊可以大大提高通道利用率，縮短資訊傳輸時間，降低傳輸成本。但是，這要求傳送端通過乙個編碼系統對資料進行編碼，在接受端將傳來的資料進行解碼。試為這樣的資訊收發站寫乙個哈夫曼編碼/解碼系統。
本系統應實現以下功能：（功能1～3必做，4為選做，請課後自行完成）
（1）初始化：字符集（字母a～z，空格）共27個字元，以及其權值。建立哈夫曼樹。並建立各個字元的哈夫曼編碼。
（2）列印字符集的哈夫曼編碼。
（3）編碼：從終端讀入字串，實現該字串的編碼。
（4）解碼：實現剛才生成的哈夫曼編碼還原為字串。
實驗步驟：
我先按照實驗所說，實現了createht()函式和createhcode()函式，即建立哈弗曼樹函式以及建立哈弗曼編碼函式。權值以指導書中給的為準。哈弗曼樹以鏈式儲存方式進行儲存，每個結點有左兒子、右兒子的指標變數。在建立哈弗曼樹時，以資料結構「優先佇列」來儲存結點的佇列，並且最小權值的結點式中在隊首。而「優先佇列」則使用c++中的stl庫。在進行建立哈弗曼編碼的時候，採用了遞迴的方式，從根結點出發，一直查詢到葉結點，並記錄下路徑即哈弗曼編碼，以字串對映(map)儲存。哈弗曼編碼結果與熊劍聞同學進行對比，發現無異。
壓縮的演算法如下：先取第乙個字元，轉化為哈弗曼編碼二進位制，若不足八位，則取下乙個字元繼續編碼，直至達到八位，輸出第乙個壓縮後的字元，如此迴圈，直至所有字元全被壓縮。如a的哈弗曼編碼為1010，i的哈弗曼編碼為0100，則經壓縮後的」ia
」字串為(01001010)2
即十進位制的74即字元』j
』，這樣就實現了50%的壓縮。當然，這樣壓縮出來的結果的字元不一定是可見字元，因為字元ascii範圍為0~255。最後再輸出原文本的長度即可。而解壓縮的過程則反一下，先從檔案末尾讀取原文本長度，然後輸出原文本長度個字元。從第乙個字元的第一位開始拼湊，然後第二位，一直拼湊到能找到對應的哈弗曼編碼的字元為止，然後轉而尋找第二個字元的哈弗曼編碼。直至文字輸出完畢為止。
這次哈弗曼編碼實驗，我以《洛麗塔》一書作為實驗文字。原文大小為647,270 位元組，壓縮後的大小為370,847 位元組，壓縮率約為57.29%。
並且在解壓縮後與原文作對比，發現無損。至此，試驗完成。 四、
遇到問題及解決方案
開始在壓縮解壓處總出問題，壓縮過後的解壓過程總是會缺少一些字元甚至大篇幅缺失。在重新理清思路之後，將encode()和decode()函式刪除重新編寫一遍，以更精簡的**實現，結果對了。 五、
實驗感想
哈弗曼編碼是一種常用的編碼形式。甚至是winrar、zip、7z等壓縮軟體雖然不是是用哈弗曼編碼進行壓縮解壓，畢竟純哈弗曼編碼的壓縮率還是不足，但是至少它們多多少少都有點哈弗曼編碼的思想。所以這是一種很不錯的演算法。 六、
附件code:
/**
* @brief 哈夫曼編碼
* @author 朱凱迪
* @date 2010-11-30
*/#include
#include
#include
#include
using
namespace std;
/**
* @brief 哈弗曼結點
* 記錄了哈弗曼樹結點的資料、權重及左右兒子
*/struct htnode
/** 節點拷貝建構函式 */
htnode(const htnode &h)
/** 用於優先佇列比較的運算子過載 */
friend
bool operator < (const htnode &a, const htnode &b)
};
/** 哈弗曼樹葉子節點數、各葉子結點資料及權重 */
/** 權值從lolita**中抽樣取出 */
const
char ch = ;
const
int fnum = ;
const
int n = 91;
/** 優先佇列 */
priority_queuepq;
/** 哈弗曼編碼對映 */
mapchar> dcode;
map ecode;
/** 根節點以及總權重+邊長 */
htnode *root;
int sum = 0;
/** 初始化葉節點，並加入到優先佇列中 */
void init()
}
/** 建立哈夫曼樹 */
void createht()
if(!pq.empty())
}
/** 建立哈夫曼編碼 */
void createhtcode(htnode *p, string str)
createhtcode(p->lc, str + "0");
createhtcode(p->rc, str + "1");
}
/** 顯示哈夫曼編碼 */
void dispcode()
printf("平均長度：%.5lf/n", double(sum) / double(root->w));
}
/** 釋放哈夫曼樹 */
void release(htnode *p)
/** 輸出壓縮文 */
void putencode(file *fp, char *buf)
/** 判斷是否在字串內 */
bool instr(char c, const
char str)
/** 壓縮檔案 */
void encode()
of = fopen(ofn, "wb+");
if(!of)
/** 開始讀檔案 */
memset(buf, 0, sizeof(buf));
while(!feof(if))
}
cnt++;
}
cnt--;
if(0 != strlen(buf))
fwrite(&cnt, 4, 1, of);
fclose(if);
fclose(of);
printf("壓縮成功！壓縮率：%.2f%c/n", (((double)newcnt + 4.0f) / (double)cnt) * 100, '%');
}
/** 補0 */
void putzeros(char *buf)
}
/** 解壓縮 */
void decode()
file *of = fopen(ofn, "wb+");
if(!of)
int tot, cnt = 0;
fseek(if, -4l, seek_end);
fread(&tot, 4, 1, if);
fseek(if, 0l, seek_set);
memset(buf, 0, sizeof(buf));
while(true)
}
}
fclose(if);
fclose(of);
printf("解壓成功！檔名decode.txt。/n");
}
int main()
資料結構之哈弗曼樹與哈弗曼編碼
一.哈弗曼樹和哈弗曼編碼先知 哈弗曼樹是二叉樹中一種特殊的樹，也被稱為最優二叉樹。其通過某種規則 權值 來構造出一哈夫曼二叉樹，在這個二叉樹中，只有葉子節點才是有效的資料節點，其他的非葉子節點是為了構造出哈夫曼而引入的！哈夫曼編碼是通過哈夫曼樹進行的一種編碼，一般情況下，以字元 0 與 1 表示。編...
資料結構程設計 哈弗曼編碼
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資料結構 哈弗曼樹
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