哈夫曼編碼算法實(shí)驗(yàn)報(bào)告-昆明理工大學(xué)

昆明理工大學(xué)信息工程與自動(dòng)化學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告（2012—2013學(xué)年第1學(xué)期）課程名稱(chēng)：算法設(shè)計(jì)與分析開(kāi)課實(shí)驗(yàn)室：信自樓4422012年11月8日年級(jí)、專(zhuān)業(yè)、班計(jì)科101學(xué)號(hào)姓名成績(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)哈夫曼編碼指導(dǎo)教師吳霖教師評(píng)語(yǔ)該同學(xué)是否了解實(shí)驗(yàn)原理： A.了解□ B.基本了解□ C.不了解□該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ? A.強(qiáng)□ B.中等□ C.差□該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)是否達(dá)到要求： A.達(dá)到□ B.基本達(dá)到□ C.未達(dá)到□實(shí)驗(yàn)報(bào)告是否規(guī)范： A.規(guī)范□ B.基本規(guī)范□ C.不規(guī)范□實(shí)驗(yàn)過(guò)程是否詳細(xì)記錄： A.詳細(xì)□ B.一般□ C.沒(méi)有□教師簽名：年月日一、上機(jī)目的及內(nèi)容1.上機(jī)內(nèi)容設(shè)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(yīng)用哈夫曼樹(shù)構(gòu)造最短的不等長(zhǎng)編碼方案。2.上機(jī)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(shè)計(jì)思想并能熟練運(yùn)用。二、實(shí)驗(yàn)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(shù)滿足最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)；（2）設(shè)計(jì)貪心算法求解哈夫曼編碼方案；（3）設(shè)計(jì)測(cè)試數(shù)據(jù)，寫(xiě)出程序文檔。三、所用儀器、材料（設(shè)備名稱(chēng)、型號(hào)、規(guī)格等或使用軟件）1臺(tái)PC及VISUALC++6.0軟件四、實(shí)驗(yàn)方法、步驟（或：程序代碼或操作過(guò)程） #include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>typedefstruct{unsignedintweight;//存放權(quán)值unsignedintparent,LChild,RChild;}HTNode,*HuffmanTree;typedefchar*HuffmanCode;//選擇兩個(gè)雙親為0，且權(quán)重最小的結(jié)點(diǎn)s1和s2voidSelect(HuffmanTree*ht,intn,int*s1,int*s2){inti,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;}voidCrtHuffmanTree(HuffmanTree*ht,int*w,intn){intm,i,s1,s2;m=2*n-1;*ht=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));for(i=1;i<=n;i++){(*ht)[i].weight=w[i];(*ht)[i].LChild=0;(*ht)[i].parent=0;(*ht)[i].RChild=0;}for(i=n+1;i<=m;i++){(*ht)[i].weight=0;(*ht)[i].LChild=0;(*ht)[i].parent=0;(*ht)[i].RChild=0;}for(i=n+1;i<=m;i++)//創(chuàng)建非葉子結(jié)點(diǎn)，建哈夫曼樹(shù){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("\n");}voidCrtHuffmanCode(HuffmanTree*ht,HuffmanCode*hc,intn){char*cd;inta[100];inti,start,p,w=0;unsignedintc;hc=(HuffmanCode*)malloc((n+1)*sizeof(char*));//分配n個(gè)編碼的頭指針cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));//分配求當(dāng)前編碼的工作空間cd[n-1]='\0';//從右向左逐位存放編碼，首先存放編碼結(jié)束符for(i=1;i<=n;i++)//求n個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的哈夫曼編碼{a[i]=0;start=n-1;//起始指針位置在最右邊f(xié)or(c=i,p=(*ht)[i].parent;p!=0;c=p,p=(*ht)[p].parent)//從葉子到根結(jié)點(diǎn)求編碼{ if((*ht)[p].LChild==c) { cd[--start]='1';//左分支標(biāo)1 a[i]++; }else { cd[--start]='0';//右分支標(biāo)0 a[i]++; }}hc[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));//為第i個(gè)編碼分配空間strcpy(hc[i],&cd[start]);//將cd復(fù)制編碼到hc}free(cd);for(i=1;i<=n;i++)printf("權(quán)值為%d的哈夫曼編碼為：%s\n",(*ht)[i].weight,hc[i]);for(i=1;i<=n;i++)w+=(*ht)[i].weight*a[i];}voidmain(){HuffmanTreeHT;HuffmanCodeHC;int*w,i,n,wei;printf("請(qǐng)輸入結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)：");scanf("%d",&n);w=(int*)malloc((n+1)*sizeof(int));printf("\n輸入這%d個(gè)元素的權(quán)值:\n",n);for(i=1;i<=n;i++){printf("%d:",i);fflush(stdin);scanf("%d",&wei);w[i]=wei;}CrtHuffmanTree(&HT,w,n);CrtHuffmanCode(&HT,&HC,n);}五、實(shí)驗(yàn)過(guò)程原始記錄(測(cè)試數(shù)據(jù)、圖表、計(jì)算等)六、實(shí)驗(yàn)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(shí)必須用計(jì)算紙或程序運(yùn)行結(jié)果、改進(jìn)、收獲）得到哈夫曼樹(shù)后，自頂向下按路