数据结构综合实验报告.doc

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1、华北科技学院计算机学院综合性实验报告实验报告课程名称数据结构B实验学期2018至2019学年第一学期学生所在系部年级专业班级学生姓名学号2017任课教师实验成绩计算机学院制第17页华北科技学院计算机学院综合性实验报告《数据结构》课程综合性实验报告开课实验室：软件工程实验室2018年11月23日实验题目用赫夫曼编码实现文件压缩一、实验目的1、了解文件的概念。2、掌握线性链表的插入、删除等算法。3、掌握Huffman树的概念及构造方法。4、掌握二叉树的存储结构及遍历算法。5、利用Huffman树及Hu

2、ffman编码，掌握实现文件压缩的一般原理。二、设备与环境微型计算机、Windows系列操作系统、VisualC++6.0软件三、实验内容1、实验内容根据ascii码文件中各ascii字符出现的频率情况创建Haffman树，再将各字符对应的哈夫曼编码写入文件中，实现文件压缩。2、实验要求a、用C语言编程实现上述实验内容中的结构定义和算法。b、要有main()函数，并且在main()函数中使用检测数据调用上述算法。3、最后结果输出。要求：输出格式要界面直观、清晰大方、格式规范。四、实验方法或步骤1、

3、实验的预备知识（1）构造Hufffman树的方法—Hufffman算法构造Huffman树步骤：I.根据给定的n个权值{w1,w2,……wn}，构造n棵只有根结点的二叉树，令起权值为wj。II.在森林中选取两棵根结点权值最小的树作左右子树，构造一棵新的二叉树，置新二叉树根结点权值为其左右子树根结点权值之和。III.在森林中删除这两棵树，同时将新得到的二叉树加入森林中。IV.重复上述两步，直到只含一棵树为止，这棵树即哈夫曼树。第17页华北科技学院计算机学院综合性实验报告（2）Huffman编码：数据

4、通信用的二进制编码思想：根据字符出现频率编码，使电文总长最短编码：根据字符出现频率构造Huffman树，然后将树中结点引向其左孩子的分支标“0”，引向其右孩子的分支标“1”；每个字符的编码即为从根到每个叶子的路径上得到的0、1序列。（3）二叉树的存储结构typedefstructnode{datatypedata;structnode*lchild,*rchild;}BtTree2、设计思想（1）实现的Haffman树的结构及创建算法，有两点说明：a)这里的Haffman树采用的是基于数组的带左右

5、儿子结点及父结点下标作为存储结点的二叉树形式，这种空间上的消耗带来了算法实现上的便捷。b)由于对于最后生成的Haffman树，其所有叶子结点均为从一个内部树扩充出去的，所以，当外部叶子结点数为m个时，内部结点数为m-1，整个Haffman树的需要的结点数为2m-1。编码部分（2）压缩过程的实现：压缩过程的流程是清晰而简单的：1创建Haffman树à2打开需压缩文件à3将需压缩文件中的每个ascii码对应的haffman编码按bit单位输出à4文件压缩结束。其中，步骤1和步骤3是压缩过程的关键。步骤

6、1:这里所要做工作是得到Haffman数中各叶子结点字符出现的频率并进行创建。统计字符出现的频率可以有很多方法:如每次创建前扫描被创建的文件，“实时”的生成各字符的出现频率；或者是创建前即做好统计。本文采用后一种的方案,统计了十篇不同的文章中字符出现的频率。当前，也可以根据被压缩文件的特性有针对性的进行统计，如要压缩C语言的源文件，则可事先对多篇C语言源文件中出现的字符进行统计,这样，会创建出高度相对较“矮”的Haffman树，从而提高压缩效果。步骤3:将需压缩文件中的每个ascii码对应的haf

7、fman编码按bit单位输出，这是本压缩程序中最关键的部分。这里涉及“转换”和“输出”两个关键步骤：“转换”部分大可不必去通过遍历Haffman树来找到每个字符对应的哈夫曼编码，可以将每个Haffman码值及其对应的ascii码存放于如下所示的结构体中：typedefstruct{charasciiCode;第17页华北科技学院计算机学院综合性实验报告unsignedlonghaffCode;inthaffCodeLen;}HaffCode;创建由该结构体结点所组成的，长度为128的一维数组cod

8、eList[128]且codeList中的下标和asciiCode满足下面的顺序存放关系：codeList[i].asciiCode=i;这样的话，查找某个字符inChar的haffman编码的工作便变得相当轻松了,如下：sHaffCode=codeList[inChar].haffCode;数组codeList[128]的创建可以采用某种遍历方式下的按找到的字符进行置数的方式，十分的方便。/*Code2:codeList的创建算法,采用前序遍历的方式进行创建.*/voidpreH