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數據結構課程設計_赫夫曼編譯碼器
[問題描述]
利用哈夫曼編碼進行通信可以大大提高信道利用率,縮短信息傳輸時間,降低傳輸成本。但是,這要求在發送端通過一個編碼系統對待傳數據預先編碼,在接收端將傳來的數據進行譯碼(復原)。對于雙工信道(即可以雙向傳輸信息的信道),每端都需要一個完整的編/譯碼系統。試為這樣的信息收發站寫一個哈夫曼碼的編/譯碼系統。
[基本要求]
一個完整的系統應具有以下功能:
(1)I:初始化(Initialization)。從終端讀入字符集大小n,以及n個字符和n個權值,建立哈夫曼樹,并將它存于文件hfmTree中。
(2)E:編碼(Encoding)。利用已建好的哈夫曼樹(如不在內存,則從文件hfmTree中讀入),對文件ToBeTran中的正文進行編碼,然后將結果存入文件CodeFile中。
(3)D:譯碼(Decoding)。利用已建好的哈夫曼樹將文件CodeFile中的代碼進行譯碼,結果存入文件TextFile中。
(4)P:印代碼文件(Print)。將文件CodeFile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CodePrin中。
(5)T:印哈夫曼樹(Tree printing)。將已在內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TreePrint中。
[測試數據]
(1)利用下面這道題中的數據調試程序。
某系統在通信聯絡中只可能出現八種字符,其概率分別為0.25,0.29,0.07,0.08,0.14,0.23,0.03,0.11,試設計哈夫曼編碼。
(2)用下表給出的字符集和頻度的實際統計數據建立哈夫曼樹,并實現以下報文的編碼和譯碼:“THIS PROGRAM IS MY FAVORITE”。
字符 空格 A B C D E F G H I J K L M
頻度 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
頻度 57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 1
[實現提示]
(1) 編碼結果以文本方式存儲在文件CodeFile中。
(2) 用戶界面可以設計為“菜單”方式:顯示上述功能符號,再加上“Q”,表示退出運行Quit。請用戶鍵入一個選擇功能符。此功能執行完畢后再顯示此菜單,直至某次用戶選擇了“Q”為止。
(3) 在程序的一次執行過程中,第一次執行I,D或C命令之后,哈夫曼樹已經在內存了,不必再讀入。每次執行中不一定執行I命令,因為文件hfmTree可能早已建好。
下面是對這個問題寫的一個程序,但是其中有很多難以理解的地方,請大家多多指教啊.
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<ctype.h>
int n;
struct node{
int w;
int flag;
char c;
struct node *plink,*llink,*rlink;
char code[50];
}*num[100],*root;
FILE *fp;
char tmpcode[50];
int t=0;
void main(void)
{
int i;
void settree(void); //建立樹
void code(void); //對文件編碼
void decode(void); // 譯碼
void disp(void) ;
root=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));
puts("*******************哈夫曼編/譯碼器演示******************************");
while(1){
start:
puts("1. 初始化 2. 編碼 3. 譯碼 4.顯示編碼表 5. 退出");
while(scanf("%d",&i)!=1)
{
while(getchar()!='\n')
continue;
puts("輸入錯誤!");
puts("請重新輸入!");
puts("1. 初始化 2. 編碼 3. 譯碼 4.顯示編碼表 5. 退出");
}
switch (i)
{
case 1:
settree();
break;
case 2:
code();
break;
case 3:
decode();
break;
case 4:
disp();
break;
case 5:
exit(0);
default:
puts("輸入錯誤!");
puts("請重新輸入!");
goto start;
}
}
}
void settree(void)
{
int i,j,k;
struct node *p1,*p2,*tmp,*p;
void go(struct node *);
void setcode(struct node *);//建立每一個字符的編碼
void printtree(struct node *);
puts("輸入字符集的大小:");
scanf("%d",&n);
while(getchar()!='\n')
continue;
for(i=0;i<n;i++)
{
p=(struct node *)malloc(sizeof(struct node));
puts("請輸入一個字符");
scanf("%c",&p->c);
while(getchar()!='\n')
continue;
puts("請輸入該字符的權值:");
scanf("%d",&p->w);
while(getchar()!='\n')
continue;
p->plink=NULL;
p->rlink=NULL;
p->llink=NULL;
num[i]=p;
}
for(i=0;i<n-1;i++) //(遞增)排序
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(num[i]->w>num[j]->w)
{
tmp=num[i];
num[i]=num[j];
num[j]=tmp;
}
}
}
/*******************************開始建立樹***********************/
num[n]=NULL; //結束標志
k=n;
while(num[1]!=NULL)
{
p=(struct node *)malloc(sizeof(struct node));
p1=num[0];
p2=num[1];
p->llink=p1;
p->rlink=p2;
p->plink=NULL;
p1->plink=p;
p2->plink=p;
p->w=p1->w+p2->w;
for(i=1;i<k;i++)
{
num[i]=num[i+1];
}
k--;
num[0]=p;
for(i=0;i<k-1;i++) //排序
{
for(j=i+1;j<k;j++)
{
if(num[i]->w>num[j]->w)
{
tmp=num[i];
num[i]=num[j];
num[j]=tmp;
}
}
}
}
root=num[0];
/*建立完畢*/
/*寫入文件,前序*/
if((fp=fopen("c:\\hfmtree.wxl","wb"))==NULL)
{
puts("文件打開錯誤!");
getchar();
exit(0);
}
setcode(root);
go(root);
fclose(fp);
}
void setcode(struct node *p)
{
if(p->llink==NULL&&p->rlink==NULL)
{
tmpcode[t]='\0';
strcpy(p->code,tmpcode);
}
else
{
tmpcode[t++]='0';
setcode(p->llink);
t--;
tmpcode[t++]='1';
setcode(p->rlink);
t--;
}
}
void go(struct node *p)
{
if(p->llink==NULL&&p->rlink==NULL)
{
fputc('(',fp);
fputc(p->c,fp);
fputs(p->code,fp);
fputc(')',fp);
}
else
{
go(p->llink);
go(p->rlink);
}
}
void code(void)
{
FILE *fp1,*fp2,*fp3;
char ch1,ch2,c;
if((fp1=fopen("c:\\hfmtree.wxl","rb"))==NULL)
{
puts("文件打開錯誤!");
getchar();
exit(0);
}
if((fp2=fopen("c:\\tobetrans.txt","rb"))==NULL)
{
puts("文件打開錯誤!");
getchar();
exit(0);
}
if((fp3=fopen("c:\\codefile.wxl","wb"))==NULL)
{
puts("文件打開錯誤!");
getchar();
exit(0);
}
while((ch1=fgetc(fp2))!=EOF)
{
t=0;
while((ch2=fgetc(fp1))!=EOF)
{
if(ch1==ch2)
{
while((c=fgetc(fp1))!=')')
{
tmpcode[t++]=c;
}
tmpcode[t]='\0';
fputs(tmpcode,fp3);
fputc('@',fp3);
rewind(fp1);
break;
}
}
}
fclose(fp1);
fclose(fp2);
fclose(fp3);
}
void decode(void)
{
FILE *fp1,*fp2,*fp3;
char ch1,ch2,ch3;
char temp_3[20];
char temp_1[20];
int t1,t3;
if((fp1=fopen("c:\\hfmtree.wxl","rb"))==NULL)
{
puts("文件打開錯誤!");
getchar();
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