Ⅰ 我们有个数据结构的哈夫曼编码解码的课程设计，你能帮帮我吗
树和哈夫曼树实验报告
一．实验目的
练习树和哈夫曼树的有关操作，和各个算法程序，理解哈夫曼树的编码和译码
二．实验环境
Microsoft visual c++
三．实验问题描述
1. 问题描述：建立一棵用二叉链表方式存储的二叉树，并对其进行遍历（先序、中序和后序），打印输出遍历结果。
基本要求：从键盘接受输入先序序列，以二叉链表作为存储结构，建立二叉树（以先序来建立），并将此二叉树按照“树状形式”打印输出，然后对其进行遍历（先序、中序和后序），最后将遍历结果打印输出。在遍历算法中要求至少有一种遍历采用非递归方法。
测试数据：
ABCØØDEØGØØFØØØ（其中Ø表示空格字符）
输出结果为：
先序：ABCDEGF
先序：CBEGDFA
先序：CGEFDBA
2. 问题描述：利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码，在接受端将传来的数据进行译码（复原）。对于双工信道（即可以双向传输信息的信道），每端都需要一个完整的编/译码系统。试为这样的信息收发站写一个哈夫曼码的编/译码系统。
基本要求：(至少完成功能1-2）
一个完整的系统应具有以下功能：
I：初始化（Initialization）。从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n个权值，建立哈夫曼树，并将它存于文件hfmTree中。
基本要求：
E：编码（Encoding）。利用已建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件hfmTree中读入），对文件ToBeTran中的正文进行编码，然后将结果存入文件CodeFile中。
D：译码（Decoding )。利用已建好的哈夫曼树将文件CodeFile中的代码进行译码，结果存入文件TextFile中。
P：印代码文件（Print）。将文件CodeFile以紧凑格式显示在终端上，每行50个代码。同时将此字符形式的编码文件写入文件CodePrint中。
T：印哈夫曼树（TreePrinting）。将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式（树或凹入表形式）显示在终端上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。
测试数据：
设权值w=（5，29，7，8，14，23，3，11），n=8。
按照字符‘0’或‘1’确定找左孩子或右孩子，则权值对应的编码为：
5：0001，29：11，7：1110，8：1111
14：110，23：01，3：0000，11：001
用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立哈夫曼树，并实现以下报文的编码和译码：“THIS PROGRAM IS MY FAVORITE”。
四．实验主要程序流
实验题目一主要程序：
1．
void CreatBiTree(BitTree *bt)//用扩展先序遍历序列创建二叉树，如果是#当前树根置为空，否则申请一个新节点//
{
char ch;
ch=getchar();
if(ch=='.')*bt=NULL;
else
{
*bt=(BitTree)malloc(sizeof(BitNode));
(*bt)->data=ch;
CreatBiTree(&((*bt)->LChild));
CreatBiTree(&((*bt)->RChild));
}
}
2．void Visit(char ch)//访问根节点
{
printf("%c ",ch);
}
3．
void PreOrder(BitTree root)
{
if (root!=NULL)
{
Visit(root ->data);
PreOrder(root ->LChild);
PreOrder(root ->RChild);
}
}
4． void InOrder(BitTree root)
{
if (root!=NULL)
{
InOrder(root ->LChild);
Visit(root ->data);
InOrder(root ->RChild);
}
}
5．int PostTreeDepth(BitTree bt) //后序遍历求二叉树的高度递归算法//
{
int hl,hr,max;
if(bt!=NULL)
{
hl=PostTreeDepth(bt->LChild); //求左子树的深度
hr=PostTreeDepth(bt->RChild); //求右子树的深度
max=hl>hr?hl:hr; //得到左、右子树深度较大者
return(max+1); //返回树的深度
}
else return(0); //如果是空树，则返回0
}
6．void PrintTree(BitTree Boot,int nLayer) //按竖向树状打印的二叉树 //
{
int i;
if(Boot==NULL) return;
PrintTree(Boot->RChild,nLayer+1);
for(i=0;i<nLayer;i++)
printf(" ");
printf("%c\n",Boot->data);
PrintTree(Boot->LChild,nLayer+1);
}
7．void main()
{
BitTree T;
int h;
int layer;
int treeleaf;
layer=0;
printf("请输入二叉树中的元素(以扩展先序遍历序列输入,其中.代表空子树):\n");
CreatBiTree(&T);
printf("先序遍历序列为:");
PreOrder(T);
printf("\n中序遍历序列为:");
InOrder(T);
printf("\n后序遍历序列为:");
PostOrder(T);
h=PostTreeDepth(T);
printf("\此二叉树的深度为:%d\n",h);
printf("此二叉树的横向显示为：\n");
PrintTree(T,layer);
}
实验二主要程序流：
1．int main(){
HuffmanTree huftree;
char Choose;
while(1){
cout<<"\n**********************欢迎使用哈夫曼编码/译码系统**********************\n";
cout<<"*您可以进行以下操作: *\n";
cout<<"*1.建立哈夫曼树 *\n";
cout<<"*2.编码(源文已在文件ToBeTra中，或键盘输入) *\n";
cout<<"* 3.译码(码文已在文件CodeFile中) *\n";
cout<<"* 4.显示码文 *\n";
cout<<"* 5.显示哈夫曼树 *\n";
cout<<"* 6.退出 *\n"; cout<<"***********************************************************************\n";
cout<<"请选择一个操作:";
cin>>Choose;
switch(Choose)
{
case '1':
huftree.CreateHuffmanTree();
break;
case '2':
huftree.Encoder();
break;
case '3':
huftree.Decoder();
break;
case '4':
huftree.PrintCodeFile();
break;
case '5':
huftree.PrintHuffmanTree();
break;
case '6':
cout<<"\n**********************感谢使用本系统!*******************\n\n";
system("pause");
return 0;
}//switch
}//while
}//main
2．// 建立哈夫曼树函数
// 函数功能：建立哈夫曼树（调用键盘建立哈夫曼树或调用从文件建立哈夫曼树的函数）
void HuffmanTree::CreateHuffmanTree()
{char Choose;
cout<<"你要从文件中读入哈夫曼树(按1)，还是从键盘输入哈夫曼树(按2)？";
cin>>Choose;
if(Choose=='2') { //键盘输入建立哈夫曼树 CreateHuffmanTreeFromKeyboard();
}//choose=='2'
else { //从哈夫曼树文件hfmTree.dat中读入信息并建立哈夫曼树
CreateHuffmanTreeFromFile();
}
}
3. // 从键盘建立哈夫曼树函数
// 函数功能：从键盘建立哈夫曼树
//函数参数：无
//参数返回值：无
void HuffmanTree::CreateHuffmanTreeFromKeyboard(){
int Num;
cout<<"\n请输入源码字符集个数：";
cin>>Num;
if (Num<=1) {
cout<<"无法建立少于2个叶子结点的哈夫曼树。\n\n";
return;
}
LeafNum=Num;
Node=new HuffmanNode[2*Num-1];
for(int i=0;i<Num;i++) {//读入哈夫曼树的叶子结点信息
cout<<"请输入第"<<i+1<<"个字符值";
getchar();
Node[i].sourcecode=getchar(); //源文的字符存入字符数组Info[]
getchar();
cout<<"请输入该字符的权值或频度";
cin>>Node[i].weight; //源文的字符权重存入Node[].weight
Node[i].parent=-1;
Node[i].lchild=-1;
Node[i].rchild=-1;
Node[i].code="\0";
}
for(int j=Num;j<2*Num-1;j++) {//循环建立哈夫曼树内部结点
int pos1,pos2;
int max1,max2;
pos2=pos1=j;
max2=max1=numeric_limits<int>::max( );
//在所有子树的根结点中，选权重最小的两个根结点，pos1最后应指向权重最小的根结点的下标
//pos2最后应指向权重第二小的根结点的下标
//max1存放当前找到的权重最小的根结点的权重
//max2存放当前找到的权重第二小的根结点的权重
for(int k=j-1;k>=0;k--) {
if (Node[k].parent==-1){//如果是某棵子树的根结点
if (Node[k].weight<max1){ //发现比当前最大值还大的权重
max2=max1;
max1=Node[k].weight;
pos2=pos1;
pos1=k;
}
else
if(Node[k].weight<max2){ //发现比当前次大值还大的次大权重
max2=Node[k].weight;
pos2=k;
}
}//if (Node[j].parent==-1)
} //for
//在下标i处新构造一个哈夫曼树的内部结点，其左、右孩子就是以上pos1、pos2所指向的结点
Node[pos1].parent=j;
Node[pos2].parent=j;
Node[j].lchild=pos1;
Node[j].rchild=pos2;
Node[j].parent=-1;
Node[j].weight=Node[pos1].weight+Node[pos2].weight;
} //for
//产生所有叶子结点中字符的编码
for (int m=0;m<Num;m++) {
//产生Node[i].sourcecode的编码，存入Node[i].code中
int j=m;
int j1;
while(Node[j].parent!=-1) { //从叶结点开始往根结点走，每往上走一层，就产生一位编码存入code[]
j1=Node[j].parent;
if(Node[j1].lchild==j)
Node[m].code.insert(0,"0");
else
Node[m].code.insert(0,"1");
j=j1; }}
cout<<"哈夫曼树已成功构造完成。\n";
//把建立好的哈夫曼树写入文件hfmTree.dat
char ch;
cout<<"是否要替换原来的哈夫曼树文件(Y/N):";
cin>>ch;
if (ch!='y'&&ch!='Y') return;
ofstream fop;
fop.open("hfmTree.dat",ios::out|ios::binary|ios::trunc); //打开文件
if(fop.fail()) {
cout<<"\n哈夫曼树文件打开失败，无法将哈夫曼树写入hfmTree.dat文件。\n";
return;
}
fop.write((char*)&Num,sizeof(Num)); //先写入哈夫曼树的叶子结点个数
for(int n=0;n<2*Num-1;n++) { //最后写入哈夫曼树的各个结点（存储在Node[]中）
fop.write((char*)&Node[n],sizeof(Node[n]));
flush(cout); }
fop.close(); //关闭文件
cout<<"\n哈夫曼树已成功写入hfmTree.dat文件。\n";}
4. // 从文件建立哈夫曼树函数
// 函数功能：从文件建立哈夫曼树
//函数参数：无
//参数返回值：无
void HuffmanTree::CreateHuffmanTreeFromFile(){
ifstream fip;
fip.open("hfmTree.dat",ios::binary|ios::in);
if(fip.fail()) {
cout<<"哈夫曼树文件hfmTree.dat打开失败，无法建立哈夫曼树。\n";
return;
}
fip.read((char*)&LeafNum,sizeof(LeafNum));
if (LeafNum<=1) {
cout<<"哈夫曼树文件中的数据有误，叶子结点个数少于2个，无法建立哈夫曼树。\n";
fip.close();
return;
}
Node=new HuffmanNode[2*LeafNum-1];
for(int i=0;i<2*LeafNum-1;i++)
fip.read((char*)&Node[i],sizeof(Node[i]));
fip.close();
cout<<"哈夫曼树已从文件成功构造完成。\n";
}
5. // 编码函数
// 函数功能：为哈夫曼树编码
//函数参数：无
//参数返回值：无
void HuffmanTree::Encoder()
{
if(Node==NULL) { //内存没有哈夫曼树，则从哈夫曼树文件hfmTree.dat中读入信息并建立哈夫曼树
CreateHuffmanTreeFromFile();
if (LeafNum<=1) {
cout<<"内存无哈夫曼树。操作撤销。\n\n";
return;
}
}//if
char *SourceText; //字符串数组，用于存放源文
//让用户选择源文是从键盘输入，还是从源文文件ToBeTran.txt中读入
char Choose;
cout<<"你要从文件中读入源文(按1)，还是从键盘输入源文(按2)？";
cin>>Choose;
if(Choose=='1') {
ifstream fip1("ToBeTran.txt");
if(fip1.fail()) {
cout<<"源文文件打开失败!无法继续执行。\n";
return;
}
char ch;
int k=0;
while(fip1.get(ch)) k++; //第一次读文件只统计文件中有多少个字符，将字符数存入k
fip1.close();
SourceText=new char[k+1]; //申请存放源文的字符数组空间
ifstream fip2("ToBeTran.txt"); //第二次读源文文件，把内容写入SourceText[]
k=0;
while(fip2.get(ch)) SourceText[k++]=ch;
fip2.close();
SourceText[k]='\0';
}
else { //从键盘输入源文
string SourceBuff;
cin.ignore();
cout<<"请输入需要编码的源文(可输入任意长，按回车键结束):\n";
getline(cin,SourceBuff,'\n');
int k=0;
while(SourceBuff[k]!='\0')
k++;
SourceText=new char[k+1];
k=0;
while(SourceBuff[k]!='\0') {
SourceText[k]=SourceBuff[k];
k++;
}
SourceText[k]='\0';
}
cout<<"需编码的源文为：";
cout<<SourceText<<endl;
//开始译码
ofstream fop("CodeFile.dat",ios::trunc); //打开码文存放文件
int k=0;
while(SourceText[k]!='\0') //源文串中从第一个字符开始逐个编码
{
int i;
for(i=0;i<LeafNum;i++){ //找到当前要编码的源文的字符在哈夫曼树Node[]中的下标
if(Node[i].sourcecode==SourceText[k]) { //将对应编码写入码文文件
fop<<Node[i].code;
break;
};
}
if (i>=LeafNum) {
cout<<"源文中存在不可编码的字符。无法继续执行。\n"<<endl;
fop.close();
return;
}
k++; //源文串中的字符后移一个
}
fop.close();
cout<<"已完成编码，码文已写入文件CodeFile.dat中。\n\n";
}
6. // 译码函数
// 函数功能：对哈夫曼树进行译码
//函数参数：无
//参数返回值：无
void HuffmanTree::Decoder()
{//如果内存没有哈夫曼树，则从哈夫曼树文件hfmTree.dat中读入信息并建立哈夫曼树
if(Node==NULL)
{
CreateHuffmanTreeFromFile();
if (LeafNum<=1) {
cout<<"内存无哈夫曼树。操作撤销。\n\n";
return;
}
}
//将码文从文件CodeFile.dat中读入 CodeStr[]
ifstream fip1("CodeFile.dat");
if(fip1.fail()) {
cout<<"没有码文，无法译码。\n";
return;
}
char* CodeStr;
int k=0;
char ch;
while(fip1.get(ch)){
k++;
}
fip1.close();
CodeStr=new char[k+1];
ifstream fip2("CodeFile.dat");
k=0;
while(fip2.get(ch))
CodeStr[k++]=ch;
fip2.close();
CodeStr[k]='\0';
cout<<"经译码得到的源文为：";
ofstream fop("TextFile.dat");
int j=LeafNum*2-1-1; //j指向哈夫曼树的根
int i=0; //码文从第一个符号开始，顺着哈夫曼树由根下行，按码文的当前符号决定下行到左孩子还是右孩子
while(CodeStr[i]!='\0') { //下行到哈夫曼树的叶子结点处，则译出叶子结点对应的源文字符
if(CodeStr[i]=='0')
j=Node[j].lchild;
else
j=Node[j].rchild;
if(Node[j].rchild==-1) { //因为哈夫曼树没有度为1的结点，所以此条件等同于Node[j]为叶结点
cout<<Node[j].sourcecode; //屏幕输出译出的一个源文字符
fop<<Node[j].sourcecode;
j=LeafNum*2-1-1; //j再指向哈夫曼树的根
}
i++;
}
fop.close();
cout<<"\n译码成功且已存到文件TextFile.dat中。\n\n";
}
7. // 输出码文函数
// 函数功能：从文件中输出哈夫曼树的码文
//函数参数：无
//参数返回值：无
void HuffmanTree::PrintCodeFile()
{
char ch;
int i=1;
ifstream fip("CodeFile.dat");
ofstream fop("CodePrin.dat");
if(fip.fail())
{
cout<<"没有码文文件，无法显示码文文件内容。\n";
return;
}
while(fip.get(ch))
{cout<<ch;
fop<<ch;
if(i==50)
{
cout<<endl;
fop<<endl;
i=0;
}
i++;
}
cout<<endl;
fop<<endl;
fip.close();
fop.close();
}
8. // 输出函数
// 函数功能：从内存或文件中直接输出哈夫曼树
//函数参数：无
//参数返回值：无
void HuffmanTree::PrintHuffmanTree()
{
//如果内存没有哈夫曼树，则从哈夫曼树文件hfmTree.dat中读入信息并建立哈夫曼树
if(Node==NULL)
{
CreateHuffmanTreeFromFile();
if (LeafNum<=1) {
cout<<"内存无哈夫曼树。操作撤销。\n\n";
return; }}
ofstream fop("TreePrint.dat",ios_base::trunc);
fop.close();
PrintHuffmanTree_aoru(2*LeafNum-1-1);
return;
}
Ⅱ 利用 数据结构 实现 哈夫曼编码/译码实现
//D:\2010 代码\haffman\haffman\Node_statement.h
#define MAXVALUE 1000//定义最大权值
#define MAXBIT 100//定义哈夫曼树中叶子结点个数
typedef struct
{
char data;//字符值
int num;//某个值的字符出现的次数
}TotalNode;
//统计结点，包括字符种类和出现次数
typedef struct
{
TotalNode tot[300];//统计结点数组
int num;//统计数组中含有的字符个数
}Total;
//统计结构体，包括统计数组和字符种类数
typedef struct
{
char mes[300];//字符数组
int num;//总字符数
}Message;
//信息结构体，包括字符数组和总字符数
typedef struct{
int locked[500];//密码数组
int num;//密码总数
}Locking;
//哈夫曼编码后的密文信息
typedef struct
{
char data;//字符
int weight;//权值
int parent;//双亲结点在数组HuffNode[]中的序号
int lchild;//左孩子结点在数组HuffNode[]中的序号
int rchild;//右孩子结点在数组HuffNode[]中的序号
}HNodetype;
//哈夫曼树结点类型，包括左右孩子，权值和信息
typedef struct
{
int bit[MAXBIT];
int start;
}HCodetype;
//哈夫曼编码结构体，包括编码数组和起始位
void reading_file(Message *message);//从文件中读取信息
int writing_file(Message *message);//将信息写进文件
void total_message(Message *message,Total *total);//统计信息中各字符的次数
void HaffmanTree(Total *total,HNodetype HuffNode[]);//构建哈夫曼树
void HaffmanCode(HNodetype HuffNode[],HCodetype HuffCode[],Total *total);//建立哈夫曼编码
void writing_HCode(HNodetype HuffNode[],HCodetype HuffCode[],Total *total);//将编码规则写进文件
void lock(Message *message,HNodetype HuffNode[],HCodetype HuffCode[],Total *total,Locking *locking);//给文件信息加密编码
void writing_lock(Locking *locking);//将已编码信息写进文件
void first_function(HNodetype HuffNode[],HCodetype HuffCode[],Total *total,Message *message);
void display(Total *total,HNodetype HuffNode[]);
void writing_translate(Locking *locking,HCodetype HuffCode[],HNodetype HuffNode[],Total *total);//将已编码信息翻译过来并写进文
//D:\2010 代码\haffman\haffman\function_mian.cpp
#include"Node_statement.h"
#include<iostream>
#include<fstream>
#include "cstdlib"
using namespace std;
int main()
{
int i,j,choice,mark=0;//mark标记文件信息是否读入到内存中
HNodetype HuffNode[500];//保存哈夫曼树中各结点信息
HCodetype HuffCode[300];
Locking *locking;
Total *total;
Message *message;
locking=new Locking;
locking->num=0;
total=new Total;
total->num=0;
message=new Message;
message->num=0;
//初始化变量
printf("┏ ┓\n");
printf("┣ haffman_code system ┫ \n");
printf("┗ ┛\n");
printf("\n\n");
choice=0;
while(choice!=7 )
{
printf("＃〓§〓〓〓〓〓§〓〓〓〓§〓〓〓〓§〓＃ \n ");
printf(" 0:go \n");
printf("※********** 1：从文件读取信息**********************※\n");
printf(" *********** 2：显示编码规则 ********************* \n");
printf(" ********** 3：将原文件信息写进文件 ************ \n");
printf(" ********* 4：将编码规则写进文件 ************ \n");
printf(" ********** 5：将编码后的信息写进文件 ********** \n");
printf(" *********** 6：将译码后的信息写进文件 *********\n");
printf("※***********7：退出 *****************************※\n");
printf("＃〓§〓〓〓〓〓§〓〓〓〓§〓〓〓〓§〓＃ \n ");
printf(" please input the choice ");
cin>>choice;
switch(choice)
{
case 1:
reading_file(message);//从文件中读取信息
mark=1;
break;
case 2://显示编码规则
if(mark==0)cout<<"请先从文件中读取信息!"<<endl;
else
{
first_function(HuffNode,HuffCode,total,message);
cout<<"编码规则为"<<endl;
for(i=0;i<total->num;i++)//显示编码规则
{
cout<<total->tot[i].data<<" ";
for(j=HuffCode[i].start+1;j<total->num;j++)
cout<<HuffCode[i].bit[j];
cout<<endl;
}
}
break;
case 3://将原文件信息写进文件a_test1.txt
if(mark==0)cout<<"请先从文件中读取信息!"<<endl;
else
writing_file(message);//将信息写进文件
break;
case 4://将编码规则写进文件
if(mark==0)cout<<"请先从文件中读取信息!"<<endl;
else
{
first_function(HuffNode,HuffCode,total,message);
writing_HCode(HuffNode,HuffCode,total);//将编码规则写进文件
}
break;
case 5://将编码后的信息写进文件
if(mark==0)cout<<"请先从文件中读取信息!"<<endl;
else
{
first_function(HuffNode,HuffCode,total,message);
writing_lock(locking);//将已编码信息写进文件
}
break;
case 6://将译码后的信息写进文件
if(mark==0)cout<<"请先从文件中读取信息!"<<endl;
else
{
first_function(HuffNode,HuffCode,total,message);
writing_translate(locking,HuffCode,HuffNode,total);//将已编码信息翻译过来并写进文件
}
break;
}
}
/**
打印haffman树
**/
display(total,HuffNode);
system("PAUSE");
return 0;
}
void display(Total *total,HNodetype HuffNode[])
{
int i,j;
for(i=0;i<2*total->num-1;i++)
{
printf("data weight lchild rchild parent \n");
printf(" %c %d %d %d %d\n",HuffNode[i].data,HuffNode[i].weight,HuffNode[i].lchild,HuffNode[i].rchild,HuffNode[i].parent);
}
}
void reading_file(Message *message)
/**
绝对路径下读取a_test.txt file
message 中的num记录suoyou字符总数 ，放在nes【】中
equal to the buffer
**/
{
int i=0;
char ch;
ifstream infile("a_test.txt",ios::in | ios::out);
if(!infile)//打开失败则结束
{
cout<<"打开a_test.txt文件失败"<<endl;
exit(1);
}
else
cout<<"读取文件成功"<<endl;
while(infile.get(ch) && ch!='#')//读取字符直到遇到#
{
message->mes[i]=ch;
i++;
}
message->num=i;//记录总字符数
infile.close();//关闭文件
}
int writing_file(Message *message)
/**
把从数组message 的信息write to disk，a_test1.txt to save
**/
{ /*
int i;
ifstream outfile("a_test1.txt",ios::in ); //打开文件
if( !outfile )//打开失败则结束
{
cout<<"打开a_test1.txt文件失败"<<endl;
return -1;
}
for(i=0;i<message->num;i++)//写文件
outfile.put(message->mes[i]);
cout<<"信息写进文件成功"<<endl;
outfile.close();//关闭文件
return 0;*/
int i;
FILE *fp1=NULL;
if((fp1 = fopen("a_test1.txt","at"))==NULL)
{
printf("can't open the file\n");
exit(0);
}
for(i=0;i<message->num;i++)
fprintf(fp1,"%d ",message->mes[i]);
printf("文件写入成功!\n");
i=fclose(fp1);
if(i==0)
printf("文件关闭成功!\n");
else
printf("文件关闭失败!\n");
}
void total_message(Message *message,Total *total)
/**
统计message中不同字符 的个数，和相同字符重复的次数，重复字符用mark标记，
total.tot[] 放不同字符，TotalNode 类型（char，num）
total.num 统计不同字符个数
使total这块内存空间有数据，
**/
{
int i,j,mark;
for(i=0;i<message->num;i++)//遍历message中的所有字符信息
{
if(message->mes[i]!=' ')//字符不为空格时
{
mark=0;
for(j=0;j<total->num;j++)//在total中搜索当前字符
if(total->tot[j].data==message->mes[i])//搜索到，则此字符次数加1，mark标志为1
{
total->tot[j].num++;
mark=1;
break;
}
if(mark==0)//未搜索到，新建字符种类，保存进total中，字符类加1
{
total->tot[total->num].data=message->mes[i];
total->tot[total->num].num=1;
total->num++;
}
}
}
}
void HaffmanTree(Total *total,HNodetype HuffNode[])
/**create the haffman tree
不同字符个数为叶子节点个数对应书上的n，
相同字符的个数为其权值weight；
get HuffNode to store the tree
**/
{
int i,j,min1,min2,x1,x2;
for(i=0;i<2*(total->num)-1;i++)//初始化哈夫曼树并存入叶子结点权值和信息
{
if(i<=total->num-1)
HuffNode[i].data=total->tot[i].data;
HuffNode[i].weight=total->tot[i].num;
HuffNode[i].parent=-1;
HuffNode[i].lchild=-1;
HuffNode[i].rchild=-1;
}
for(i=0;i<total->num-1;i++)
{
min1=min2=MAXVALUE;
x1=x2=0;
for(j=0;j<total->num+i;j++)//选取最小x1和次小x2的两权值
{
if(HuffNode[j].parent==-1&&HuffNode[j].weight<min1)
{
min2=min1;
x2=x1;
min1=HuffNode[j].weight;
x1=j;
}
else
if(HuffNode[j].parent==-1&&HuffNode[j].weight<min2)
{
min2=HuffNode[j].weight;
x2=j;
}
}
HuffNode[x1].parent=total->num+i;//修改亲人结点位置
HuffNode[x2].parent=total->num+i;
HuffNode[total->num+i].weight=HuffNode[x1].weight+HuffNode[x2].weight;
HuffNode[total->num+i].lchild=x1;//左孩子比右孩子权值小
HuffNode[total->num+i].rchild=x2;
}
}
void HaffmanCode(HNodetype HuffNode[],HCodetype HuffCode[],Total *total)
/***
haffman to code (0,10,110,)
得到每个不同字符（叶子）的编码，
存贮在数组HuffCode【】中,bit[] store the char,start store the loction
**/
{
int i,j,c,p;
HCodetype cd;
for(i=0;i<total->num;i++)//建立叶子结点个数的编码
{
cd.start=total->num-1;//起始位初始化
p=HuffNode[i].parent;
c=i;
while(p!=-1)//从叶结点向上爬直到到达根结点
{
if(HuffNode[p].lchild==c)//左分支则为0
cd.bit[cd.start]=0;
else
cd.bit[cd.start]=1;//右分支则为1
cd.start--;//起始位向前移动
c=p;
p=HuffNode[p].parent;
}
for(j=cd.start+1;j<total->num;j++)//保存求出的每个叶结点编码和起始位
HuffCode[i].bit[j]=cd.bit[j];
HuffCode[i].start=cd.start;
}
}
void writing_HCode(HNodetype HuffNode[],HCodetype HuffCode[],Total *total)
/**
HuffNode[]to input the leaf
HuffCode[]to input the code
all is to the a_test2.txt ,save the code
**/
{
/*打开HCode文件，失败则结束。将信息写进文件*/
int i,j;
FILE *fp2=NULL;
if((fp2 = fopen("a_test2.txt","at"))==NULL)
{
printf("can't open the file\n");
exit(0);
}
for(i=0;i<total->num;i++)
{fprintf(fp2,"%d ",HuffNode[i].data);
printf(" ");
for(j=HuffCode[i].start+1;j<total->num;j++)
fprintf(fp2,"%d ",HuffCode[i].bit[j]);
}
printf("编码规则写进文件成功!\n");
i=fclose(fp2);
if(i==0)
printf("文件关闭成功!\n");
else
printf("文件关闭失败!\n");
}
void lock(Message *message,HNodetype HuffNode[],HCodetype HuffCode[],Total *total,Locking *locking)
/***
对messag操作，对所有字符加密，
结果存贮在数组locked[]中，locking 记录已经加密后的密文
**/
{
int i,j,m;
for(i=0;i<message->num;i++)//把相同的不同的字符全部 遍历
{
if(message->mes[i]==' ')//碰到空格则以-1形式保存进locked数组中
{
locking->locked[locking->num]=-1;
locking->num++;
}
else
for(j=0;j<total->num;j++)//从total中找到对应的字符
{
if(HuffNode[j].data==message->mes[i])
//找到在HuffNode 中对应字符，找到下标j
// 在HuffCode
for(m=HuffCode[j].start+1;m<total->num;m++)///////// !
{
locking->locked[locking->num]=HuffCode[j].bit[m];//加密
locking->num++;
}
}
}
}
void writing_lock(Locking *locking)
/*
将密文写到a_test3.txt
*/
{
int i;
FILE *fp3=NULL;
if((fp3= fopen("a_test3.txt","at"))==NULL)
{
printf("can't open the file\n");
exit(0);
}
for(i=0;i<locking->num;i++)
{
if(locking->locked[i]==-1)
printf(" ");
else
fprintf(fp3,"%d ",locking->locked[i]);
}
printf("已编码信息写进文件成功!\n");
i=fclose(fp3);
if(i==0)
printf("文件关闭成功!\n");
else
printf("文件关闭失败!\n");
}
void writing_translate(Locking *locking,HCodetype HuffCode[],HNodetype HuffNode[],Total *total)
/**
密文翻译成明文，然后存到文件 a_test4.txt
**/
{
int i,j,mark[100],start[100],min,max;
FILE *fp4=NULL;
if((fp4 = fopen("a_test4.txt","at"))==NULL)
{
printf("can't open the file\n");
exit(0);
}
for(i=0;i<total->num;i++)//start数组初始化
{
start[i]=HuffCode[i].start+1;//。。。。
}
for(i=0;i<total->num;i++)//mark数组初始化
{
mark[i]=1;
}
min=0;
for(max=0;max<locking->num;max++)//写文件
{
if(locking->locked[max]==-1)//碰到空格信息则直接输出空格
{
printf(" ");//把空格写到文件
min++;
}
else
{
for(i=min;i<=max;i++)//查找从min开始到max的编码对应的信息
{
for(j=0;j<total->num;j++)
{
if(start[j] == total->num+1)
mark[j]=0; //对应编码比所给编码短则不在比较
if(mark[j]==1&&locking->locked[i]==HuffCode[j].bit[start[j]])
start[j]++;
else
mark[j]=0;
}
}
for(i=0;i<total->num;i++)//找到对应信息，则写进文件
{
if(mark[i]==1&&start[i]==total->num)
{
fprintf(fp4,"%d ",HuffNode[i].data);//写到文件outfile
break;
}
}
if(i!=total->num)
min=max+1;
for(i=0;i<total->num;i++)//start数组初始化
{
start[i]=HuffCode[i].start+1;
}
for(i=0;i<total->num;i++)//mark数组初始化
{
mark[i]=1;
}
}
}
printf("文件写入成功!\n");
i=fclose(fp4);
if(i==0)
printf("文件关闭成功!\n");
else
printf("文件关闭失败!\n");
}
void first_function(HNodetype HuffNode[],HCodetype HuffCode[],Total *total,Message *message)
{
total_message(message,total);//统计信息中各字符的出现次数
HaffmanTree(total,HuffNode);//构建哈夫曼树
HaffmanCode(HuffNode,HuffCode,total);//建立哈夫曼编码
}