算法分析與設計-實驗二-哈夫曼編碼.doc

昆明理工大學信息工程與自動化學院學生實驗報告（ 201 201 學年 第 一 學期 ）課程名稱：算法設計與分析 開課實驗室： 年 月 日年級、專業(yè)、班 學號 姓名 成績實驗項目名稱哈夫曼編碼指導教師 教師評語該同學是否了解實驗原理：A.了解B.基本了解C.不了解該同學的實驗能力：A.強 B.中等 C.差 該同學的實驗是否達到要求：A.達到B.基本達到C.未達到實驗報告是否規(guī)范：A.規(guī)范B.基本規(guī)范C.不規(guī)范實驗過程是否詳細記錄：A.詳細B.一般 C.沒有 教師簽名： 年 月 日一、上機目的及內(nèi)容1.上機內(nèi)容設需要編碼的字符集為d1, d2, , dn，它們出現(xiàn)的頻率為w1, w2, , wn，應用哈夫曼樹構(gòu)造最短的不等長編碼方案。2.上機目的（1）了解前綴編碼的概念，理解數(shù)據(jù)壓縮的基本方法；（2）掌握最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的證明方法；（3）掌握貪心法的設計思想并能熟練運用。二、實驗原理及基本技術(shù)路線圖（方框原理圖或程序流程圖）（1）證明哈夫曼樹滿足最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)；（2）設計貪心算法求解哈夫曼編碼方案；（3）設計測試數(shù)據(jù)，寫出程序文檔。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法:typedef char *HuffmanCode; /動態(tài)分配數(shù)組，存儲哈夫曼編碼typedef struct unsigned int weight; /用來存放各個結(jié)點的權(quán)值 unsigned int parent,LChild,RChild; /指向雙親、孩子結(jié)點的指針 HTNode, *HuffmanTree; /動態(tài)分配數(shù)組，存儲哈夫曼樹程序流程圖：三、所用儀器、材料（設備名稱、型號、規(guī)格等或使用軟件）1臺PC及VISUAL C+6.0軟件四、實驗方法、步驟（或：程序代碼或操作過程）程序代碼：#include #include #include typedef struct unsigned int weight; unsigned int parent,LChild,RChild; HTNode, *HuffmanTree; /動態(tài)分配數(shù)組，存儲哈夫曼樹typedef char *HuffmanCode; /動態(tài)分配數(shù)組，存儲哈夫曼編碼void Select(HuffmanTree *ht,int n,int *s1,int *s2) int i,min; for(i=1; i=n; i+) if(*ht)i.parent=0) min=i; break; for(i=1; i=n; i+) if(*ht)i.parent=0) if(*ht)i.weight(*ht)min.weight) min=i; *s1=min; for(i=1; i=n; i+) if(*ht)i.parent=0 & i!=(*s1) min=i; break; for(i=1; i=n; i+) if(*ht)i.parent=0 & i!=(*s1) if(*ht)i.weight(*ht)min.weight) min=i; *s2=min;/構(gòu)造哈夫曼樹ht,w存放已知的n個權(quán)值void CrtHuffmanTree(HuffmanTree *ht,int *w,int n) int m,i,s1,s2; m=2*n-1; /總的結(jié)點數(shù) *ht=(HuffmanTree)malloc(m+1)*sizeof(HTNode); for(i=1; i=n; i+) /1-n號存放葉子結(jié)點，初始化 (*ht)i.weight=wi; (*ht)i.LChild=0; (*ht)i.parent=0; (*ht)i.RChild=0; for(i=n+1; i=m; i+) /非葉子結(jié)點的初始化 (*ht)i.weight=0; (*ht)i.LChild=0; (*ht)i.parent=0; (*ht)i.RChild=0; printf(n所構(gòu)造的哈夫曼樹為: n); for(i=n+1; i=m; i+) /創(chuàng)建非葉子結(jié)點，建哈夫曼樹 Select(ht,i-1,&s1,&s2); (*ht)s1.parent=i; (*ht)s2.parent=i; (*ht)i.LChild=s1; (*ht)i.RChild=s2; (*ht)i.weight=(*ht)s1.weight+(*ht)s2.weight; printf(%d (%d, %d)n,(*ht)i.weight,(*ht)s1.weight,(*ht)s2.weight); printf(n); /從葉子結(jié)點到根，逆向求每個葉子結(jié)點對應的哈夫曼編碼void CrtHuffmanCode(HuffmanTree *ht, HuffmanCode *hc, int n) char *cd; /定義的存放編碼的空間 int a100; int i,start,p,w=0; unsigned int c; hc=(HuffmanCode *)malloc(n+1)*sizeof(char *); cd=(char *)malloc(n*sizeof(char); cdn-1=0; for(i=1; i=n; i+) /求n個結(jié)點對應的哈夫曼編碼 ai=0; start=n-1; /起始指針位置在最右邊 for(c=i,p=(*ht)i.parent; p!=0; c=p,p=(*ht)p.parent) /從葉子到根結(jié)點求編碼 if( (*ht)p.LChild=c)cd-start=1; ai+; else cd-start=0; ai+; hci=(char *)malloc(n-start)*sizeof(char); /為第i個編碼分配空間 strcpy(hci,&cdstart); free(cd); for(i=1; i=n; i+) printf(權(quán)值為%d的哈夫曼編碼為：%sn,(*ht)i.weight,hci); for(i=1; i=n; i+) w+=(*ht)i.weight*ai; printf(n帶權(quán)路徑長度WPL為：%dnn,w);void main() HuffmanTree HT; HuffmanCode HC; int *w,i,n,wei; printf(tttt哈夫曼編碼n ); printf(請輸入結(jié)點個數(shù)： ); scanf(%d,&n); w=(int *)malloc(n+1)*sizeof(int); printf(n請分別輸入這%d個結(jié)點的權(quán)值:n,n); for(i=1; i=n; i+) printf(結(jié)點%d: ,i); fflush(stdin); scanf(%d,&wei); wi=wei; CrtHuffmanTree(&HT,w,n); CrtHuffmanCode(&HT,&HC,n);五、實驗過程原始記錄( 測試數(shù)據(jù)、圖表、計算等)六、實驗結(jié)果、分析和結(jié)論（誤差分析與數(shù)據(jù)處理、成果總結(jié)等。其中，繪制曲線圖時必須用計算紙或程序運行結(jié)果、改進