哈夫曼编码

问题描述：利用哈夫曼编码进行信息通讯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；在接收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编译码系统。一个完整的系统应具有以下功能：（1）（1）I：初始化。从终端读入字符集大小n，及n个字符和n个权值，建立哈夫曼树，并将其存于文件hfmtree中。（2）C：编码。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tobetrans中的正文进行编码，然后将结果存入文件codefile中。（3）D：译码。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。（4）P：打印代码文件。将文件codefi1e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。（5）T：打印哈夫曼树。将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式（树或凹凸表形式）显示在屏幕上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件treeprint中。实现提示：1、用户界面可以设计为“菜单”方式：显示上述功能号，再加上“E”表示结束运性行结束，用户键入一个选择功能字符，则执行相应的功能，此功能执行完毕后再显示此菜单，直至用户选择了“E”为止。2、在程序的一次执行过程中，第一次执行了I、D或C命令之后，哈夫曼树已经在内存中存在了，不必再读入。每次执行中不一定执行I命令，因为文件hfmtree可能早已建好。我写的源程序如下：#includestdio.h#includestdlib.h#includestring.h///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////*定义赫夫曼树结点的结构体变量，存放结点的权值、字符、双亲、坐孩子和右孩子*/typedefstruct{intweight;charch;//增加一个域用于存放该节点的字符intparent,lchild,rchild;}HTNode,*HuffmanTree;typedefchar**HuffmanCode;//指向赫夫曼编码的指针///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////*本程序用到的函数原型*/voidwelcome();//打印操作选择界面voidHuffmanCoding(HuffmanTree&,char*,int*,int);//建立赫夫曼树的算法voidselect(HuffmanTreeHT,intj,int*s1,int*s2);//从目前已建好的赫夫曼树中选择parent为0且weight最小的两个结点voidInit();//输入n个字符及其对应的权值，根据权值建立哈夫曼树voidCoding();//编码voidDecoding();//译码voidPrint_code();//打印译码好的代码文件voidPrint_tree();//以凹凸表形式打印哈夫曼树intRead_tree(HuffmanTree&);//从文件中读入赫夫曼树voidfind(HuffmanTree&HT,char*code,char*text,inti,intm);//译码时根据01字符串寻找相应叶子节点的递归算法voidConvert_tree(unsignedcharT[100][100],ints,int*i,intj);//将内存中的赫夫曼树转换成凹凸表形式的赫夫曼树HuffmanTreeHT;//全局变量，指向存放赫夫曼树的存储空间intn=0;//全局变量，存放赫夫曼树叶子结点的数目intmain(){charselect;while(1){welcome();scanf(%c,&select);switch(select){case'i':case'I':Init();break;case'c':case'C':Coding();break;case'd':case'D':Decoding();break;case'p':case'P':Print_code();break;case't':case'T':Print_tree();break;case'e':case'E':exit(1);default:printf(Inputerror!\n);}getchar();}return0;}voidwelcome()//打印操作选择界面{printf(*-----------------------------------------------------*\n);printf(|Whatdoyouwanttodo?|\n);printf(|-----------------------------------------------------|\n);printf(||\n);printf(|I--------------------------InittheHuffmantree.|\n);printf(|C--------------------------Codeyourfile.|\n);printf(|D--------------------------Decodethecode.|\n);printf(|P--------------------------Printthecodefile.|\n);printf(|T--------------------------PrinttheHuffmantree.|\n);printf(||\n);printf(*-----------------------------------------------------*\n);}///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////*初始化函数，输入n个字符及其对应的权值，根据权值建立哈夫曼树，并将其存于文件hfmtree中*/voidInit(){FILE*fp;inti,n,w[52];//w数组存放n个字符的权值charcharacter[52];//存放n个字符printf(\n输入字符个数n:);scanf(%d,&n);//输入字符集大小printf(输入%d个字符及其对应的权值:\n,n);for(i=0;in;i++){charb=getchar();scanf(%c,&character[i]);scanf(%d,&w[i]);//输入n个字符和对应的权值}HuffmanCoding(HT,character,w,n);//建立赫夫曼树if((fp=fopen(hfmtree.txt,w))==NULL)printf(Openfilehfmtree.txterror!\n);for(i=1;i=2*n-1;i++){if(fwrite(&HT[i],sizeof(HTNode),1,fp)!=1)//将建立的赫夫曼树存入文件hfmtree.txt中printf(Filewriteerror!\n);}printf(\n建立赫夫曼树成功，已将其存于文件hfmtree.txt中\n);fclose(fp);}/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////建立赫夫曼树的算法///////////////////////////////////////////////////////////voidHuffmanCoding(HuffmanTree&HT,char*character,int*w,intn){intm,i,s1,s2;HuffmanTreep;if(n=1)return;m=2*n-1;HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));for(p=HT+1,i=1;i=n;++i,++p,++character,++w){p-ch=*character;p-weight=*w;p-parent=0;p-lchild=0;p-rchild=0;}for(;i=m;++i,++p){p-ch=0;p-weight=0;p-parent=0;p-lchild=0;p-rchild=0;}for(i=n+1;i=m;++i){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;}}////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////*从HT[1]到HT[j]中选择parent为0且weight最小的两个结点，用s1和s2返回其序号*/voidselect(HuffmanTreeHT,intj,int*s1,int*s2){inti;//找weight最小的结点for(i=1;i=j;i++)if(HT[i].parent==0){*s1=i;break;}for(;i=j;i++)if((HT[i].parent==0)&&(HT[i].weightHT[*s1].weight))*s1=i;HT[*s1].parent=1;//找weight次小的结点for(i=1;i=j;i++)if(HT[i].parent==0){*s2=i;break;}for(;i=j;i++)if((HT[i].parent==0)&&(i!=*s1)&&(HT[i].weightHT[*s2].weight))*s2=i;}////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////*对文件tobetrans中的正文进行编码，然后将结果存入文件codefile中*/voidCoding(){FILE*fp,*fw;inti,f,c,start;char*cd;HuffmanCodeHC;if(n==0)n=Read_tree(HT);//从文件hfmtree.txt中读入赫夫曼树,返回叶子结点数/////以下程序段求赫夫曼树中各叶子节点的字符对应的的编码，并存于HC指向的空间中{HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));cd[n-1]='\0';for(i=1;i=n;++i){start=n-1;for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)if(HT[f].lchild==c)cd[--start]='0';elsecd[--start]='1';HC[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));strcpy(HC[i],&cd[start]);}free(cd);}/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////if((fp=fopen(tobetrans.txt,rb))==NULL