数据结构课程设计报告-基于哈夫曼树的文件压缩解压程序.doc

设计数据结构课程设计报告基于哈夫曼树的文件压缩/解压程序专业班级:信科(2)班姓名:徐爱娟谢静学号:20101614310051201016143100502012-(实现文件的压缩与解压并计算压缩率):基于哈夫曼编码的文件压缩实用程序系统B软件组成::WindowsXPsp3MicrosoftVisualC++:dos/win2K/win2003/winxp/E性能特点:,体积小,高效快捷,适用范围广。(256叶子)进行哈夫曼编码,,,%二概要设计 (stringfileadd)(HTNodeht[],intn)(HTNodeht[],HCodehcd[],intn)(HCodehcd[],stringfileadd,stringfileadd2)(stringfileadd2,stringfileadd3)(stringfileadd)(stringfileadd2)解压函数Clock()三详细设计1压缩算法部分A核心算法:Huffman编码是一种可变长编码方式,是由美国数学家DavidHuffman创立的,是二叉树的一种特殊转化形式。编码的原理是:将使用次数多的代码转换成长度较短的代码,而使用次数少的可以使用较长的编码,并且保持编码的唯一可解性。Huffman算法的最根本的原则是:累计的(字符的统计数字*字符的编码长度)为最小,也就是权值(字符的统计数字*字符的编码长度)的和最小。B哈夫曼树构造算法:Huffman树是二叉树的一种特殊转化形式。以下是构件Huffman树的例子:比如有以下数据,ABFACGCAHGBBAACECDFGFAAEABBB先进行统计A(8)B(6)C(4)D(1)E(2)F(3)G(3)H(1)括号里面的是统计次数生成Huffman树:每次取最小的那两个节点(node)合并成一个节点(node),并且将累计数值相加作为新的接点的累计数值,最顶层的是根节点(root)注:列表中最小节点的是指包括合并了的节点在内的所有节点,已经合并的节点不在列表中运算的过程如下:1:D+H(2)2:DE+H(4)3:F+G(6)4:C+DEH(8)5:B+FG(12)6:A+CDEH(16)7:ACDEH+BFG(28)那么转化为Huffman树就是Huffman树层数Root┌┴┐ACDEHBFG1┌┴┐┌┴┐CDEHABFG2┌┴┐┌┴┐DEHCFG3┌┴┐DHE4┌┴┐DH5取左面是1右面是0则有。注:层数就是位数或者说是代码长度,权值=代码长度*该字的统计次数。代码位数权值A=10216B=01212C=110312D=1111155E=111048F=00139G=00026H=1111055可以看出Huffman代码是唯一可解的(uniquelydecodable),如果你读到110就一定是C,不会有任何一个编码是以110开始的。如果不使用Huffman算法,而使用普通的编码,结果是什么呢?Huffman树层数Root┌┴┐ABCDEFGH1┌┴┐┌┴┐ABCDEFGH2┌┴┐┌┴┐┌┴┐┌┴┐ABCDEFGH3取左面是1右面是0则有代码位数权值A=111324B=110318C=101312D=10033E=01136F=01039G=00139H=00033利用Huffman编码得到的权值累计是73,如果利用普通定长编码的话,则要用84字符长度。从这个比较,可以看出,Huffman是怎么进行压缩的。C哈夫曼编码结构及算法编码:将ABCDEFGH用Huffman树产生的编码对应着写到文件中,并且保留原始的Huffman树,主要是编码段的信息。一般要编码256个元素的话需要511个单位来储存Huffman树,每个Huffman树都必须有以下的结构:code,char,left,right,probability(出现次数),通常情况是利用一个数组结构。因为在解码的时候只需要用到code,所以只需要记录每个元素的编码就