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文檔簡介
1、河北工業(yè)(gngy)大學數(shù)據(jù)結構課程(kchng)實驗實 驗 報 告題目(tm):基于哈夫曼編碼的通信系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)專業(yè):計算機科學與技術 班級:計1301班 姓名:張路浩 劉祿源 劉磊波 李浩川 鄒博睿 王超 完成日期: 2015-1-13 一、試驗(shyn)內容1)初始化處理(chl):建立通信系統(tǒng)(1)建立(jinl)有100句中文的信息集合,每個句子稱為一條信息。(2)輸入編碼參數(shù): 從終端輸入編碼字符集大小n,字符編碼長度m(設n為4,m為8); 從終端輸入編碼字符(設為A,B,C,D);(3)生成每條信息的字符編碼,構造字符編碼集合;(4)計算每個字符在字符編碼集合中出現(xiàn)的概率
2、;(5)根據(jù)字符概率構造哈夫曼樹,求出每個字符的二進制編碼。2)發(fā)送端信息編碼(1)用戶從信息集合中選擇一條信息,找到該信息對應的字符編碼;(2)根據(jù)該信息的字符編碼,哈夫曼樹求出的每個字符的二進制編碼,構造出該信息的二進制編碼,記錄該二進制編碼。(由于是軟件模擬,沒有發(fā)送設備,發(fā)送端的編碼工作完成)。3)接受端信息譯碼(1)根據(jù)得到的信息的二進制編碼,利用哈夫曼樹求出的每個字符的二進制編碼,還原出信息的字符編碼;(2)根據(jù)信息的字符編碼,找到對應的信息。5、實現(xiàn)提示(1)本試驗涉及到通訊學科的編碼理論和信息學科的數(shù)據(jù)壓縮技術。(2)根據(jù)參數(shù)生成的通信系統(tǒng)的所有信息的有效存儲問題。(3)信息字
3、符編碼可參考隨機數(shù)的方式生成,且要求保持唯一性二、試驗目的(1)掌握二叉樹的存儲結構及其相關操作。(2)掌握構造哈夫曼樹的基本思想,及其編碼/譯碼過程。三、流程圖開始定義漢字信息string message10通過隨機數(shù)函數(shù)對漢字信息用字符集進行編碼pswi設置隨機數(shù)種子srand(time(NULL);定義字符集大小n輸入字符集內容HT.HFMTreei.word輸入n統(tǒng)計漢字信息字符編碼中各字符出現(xiàn)的頻度HT.HFMTreek.weight用字符集對信息進行字符編碼void CreatCode(HCodeType& HT,int n)輸入編碼長度pi2n-1Y指針初始化HT.HFMTree
4、i.parent = -1;HT.HFMTreei.rchild = -1;HT.HFMTreei.lchild = -1;逐個非葉結點構造根據(jù)各字符構的頻度構造哈夫曼樹CreatHFMTree(HT,n)N將各信息的字符編碼進行哈弗曼樹編碼尋找具有最小、次小值的根建樹哈夫曼編碼CreatHFMCode(HT,HFMCode,n);鏈接父節(jié)點和兄弟結點,i+父指針為空Y輸出文字信息和對應的哈夫曼編碼Y原來的最小變?yōu)榇涡?,記下新的最小值比原來最小的還要小記下新的次小值比原來的次小還小N結束四、源程序代碼(di m)#include#include#include#includeusing nam
5、espace std;const int n=4;/葉子(y zi)節(jié)點個數(shù) const int MAXVALUE = 9999;int m,p; /編碼(bin m)參數(shù)string l;int size;/構造哈夫曼樹結點 typedef structint weight;/權值 int parent;/父節(jié)點 int lchild;/左子樹 int rchild;/右子樹char word;/編碼字符HNodeType;/構造哈夫曼編碼數(shù)組typedef structHNodeType HFMTree2*n-1;/結點數(shù) int bitn;int start;HCodeType;HCod
6、eType HT;HCodeType HFMCoden;string message10=人之初,性本善,性相近,習相遠,茍不教,性乃遷,教之道,貴以專,昔孟母,擇鄰處;string psw10;/存儲編碼/對信息進行編碼void CreatCode(HCodeType& HT,int n)int i,j,k;char ch;/存儲編碼的字符集/權重初始化for(i=0;i2*n-1;i+)HT.HFMTreei.weight=0;coutm;coutp;cout請輸入(shr)編碼字符:endl;for(i = 0;iHT.HFMTreei.word; /對漢字信息進行編碼srand(tim
7、e(NULL);cout*endl;cout生成的編碼為:endl;for(i = 0;i10;i+)for(j = 0;jp;j+)ch = HT.HFMTreerand()%m.word;pswi +=ch;for(k = 0;k0&pswi = pswi-1)i-;elsecoutmessagei: pswiendl;cout各字符出現(xiàn)的頻度為:endl;for(i = 0;im;i+)coutHT.HFMTreei.word出現(xiàn)的頻度為:HT.HFMTreei.weightendl;/創(chuàng)建哈弗曼樹void CreatHFMTree(HCodeType& HT,int n)int i,j
8、;int m1,x1,m2,x2;for(i = 0;i2*n-1;i+)HT.HFMTreei.parent = -1;HT.HFMTreei.rchild = -1;HT.HFMTreei.lchild = -1;for(i = 0;in-1;i+)x1 = x2 =MAXVALUE;m1 = m2 =0;for(j = 0;jn+i;j+)if(HT.HFMTreej.parent=-1&HT.HFMTreej.weightx1)x2 = x1;m2 = m1;x1 = HT.HFMTreej.weight;m1 = j;else if(HT.HFMTreej.parent=-1&HT.
9、HFMTreej.weightx2)x2 = HT.HFMTreej.weight;m2 = j;HT.HFMTreem1.parent=n+i;HT.HFMTreem2.parent=n+i;HT.HFMTreen+i.weight=HT.HFMTreem1.weight+HT.HFMTreem2.weight;HT.HFMTreen+i.lchild=m1;HT.HFMTreen+i.rchild=m2;cout*endl;cout構造(guzo)的哈弗曼樹為:n;for(i = 0;i(2*n-1);i+)couti 字符(z f)HT.HFMTreei.word的權重(qun zhn)
10、:HT.HFMTreei.weight 父結點的位置為:HT.HFMTreei.parent 左孩子的位置為:HT.HFMTreei.lchild 右孩子的位置為:HT.HFMTreei.rchildendl;/對字符集編碼void CreatHFMCode(HCodeType& HT,HCodeType HFMCode,int n)HCodeType cd;int i,j,c,p;for(i = 0;in;i+)cd.start = n-1;c = i;p = HT.HFMTreei.parent;while(p != -1)if(HT.HFMTreep.lchild = c)cd.bitc
11、d.start = 0;else if(HT.HFMTreep.rchild = c)cd.bitcd.start = 1;cd.start-;c = p;p = HT.HFMTreec.parent;for(j = cd.start+1;jn;j+)HFMCodei.bitj = cd.bitj;HFMCodei.start = cd.start+1;cout*endl;cout各字符(z f)的編碼為:endl;for(i = 0;in;i+)cout字符(z f)HT.HFMTreei.word的編碼(bin m)為;for(j = 2;jn;j+)coutHFMCodei.bitj;c
12、outendl; int main()cout*endl;cout*歡迎使用基于哈夫曼編碼的通信系統(tǒng)*endl;cout*endl;string t10;CreatCode(HT,n);/對信息進行編碼CreatHFMTree(HT,n);CreatHFMCode(HT,HFMCode,n);/將信息(xnx)進行轉碼cout*endl;cout編碼(bin m)結果為:endl;for(int i = 0;i10;i+)coutmessagei;for(int j = 0;jp;j+)for(int k = 0;km;k+)if(pswij = HT.HFMTreek.word)for(int l = 2;ln;l+)coutHF
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