數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)-赫夫曼編碼系統(tǒng)(已修改)
2025-01-28 17:05 本頁面
【正文】 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱 ：赫夫曼編碼系統(tǒng)姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 專 業(yè) ： 班 級 ： 指導(dǎo)教師 ： 二〇一二年 十二月 1 / 29目錄 Contents1. 課程小組 2. 小組成員及分工 22. 設(shè)計(jì)目的和要求 23. 需求分析 24. 設(shè)計(jì)說明 2. 文件編碼（加密） 2. 文件解碼（解密） 35. 詳細(xì)設(shè)計(jì) 3. 程序主體結(jié)構(gòu) 3. 主要算法說明 3. Huffman 樹 3. Huffman 編碼 5. 字符權(quán)重計(jì)算 6. 字符解碼 96. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 10. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明 10. 程序運(yùn)行截圖 117. 設(shè)計(jì)體會(huì) 128. 參考文獻(xiàn) 139. 附：程序代碼 13 2 / 291. 課程小組…2. 設(shè)計(jì)目的和要求通過課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生進(jìn)一步熟悉與鞏固數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中常用算法，加深體會(huì)利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法解決實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行復(fù)雜程序設(shè)計(jì)的技能，提高學(xué)生的思維能力、并促進(jìn)其綜合應(yīng)用能力、分析能力和團(tuán)隊(duì)合作能力的提高。3. 需求分析隨著網(wǎng)絡(luò)信息科技的不斷高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上的問題也不斷顯露出來，特別是人們特別關(guān)注的安全隱私問題，所以文件的傳輸安全性要特別地亟待解決和提高。本次的課程設(shè)計(jì)以赫夫曼編碼為題，設(shè)計(jì)出赫夫曼文件編碼系統(tǒng)，旨在對文件中的內(nèi)容進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)、處理，進(jìn)而按照赫夫曼編碼的理論，對文件進(jìn)行簡單加密。特別是，不同的文本文件有不同的字符處理形式，所以因此每一個(gè)文本都會(huì)有一個(gè)相應(yīng)的密鑰，用于對文本的解碼。4. 設(shè)計(jì)說明本次編寫的程序按著對文件的編碼（加密）和解碼（解密）的兩大步驟展開。（加密）首先選擇文件編碼程序。進(jìn)入程序后，會(huì)要求操作人員選擇將要編碼的文件，并將其導(dǎo)入到程序中，程序正確導(dǎo)入文件后將會(huì)對文件從開始至結(jié)束掃描一遍，對文件中的字符進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在最后計(jì)算出每個(gè)字符出現(xiàn)的頻率，并將頻率換算成每個(gè)字符相應(yīng)的權(quán)重。然后根據(jù)得到的字符權(quán)重，構(gòu)造赫夫曼樹并因此完成赫夫曼編碼（至此，文件的導(dǎo)入分析過程已完成） 。然后讓操作人員選擇對文件進(jìn)行編碼。此時(shí)，程序?qū)?huì)繼續(xù)打開文件，繼續(xù)掃描一遍，并在掃描的過程中將掃描到得字符根據(jù)剛才編好的赫夫曼編碼進(jìn)行對照，將對應(yīng)的赫夫曼編碼寫入另一個(gè)文件（即加密的文件） ，所以，如果用戶代開加密的文件即看到里面全是二進(jìn)制代碼，并不能分析出里面究竟是什么內(nèi)容。 （至此，加密的文件應(yīng)經(jīng)生成） 。最后，因?yàn)槊總€(gè)文件中的內(nèi)容不同，所以每個(gè)文件的赫夫曼編碼也不同，而赫夫曼編 3 / 29碼是根據(jù)字符的權(quán)重生成的，所以每個(gè)文件都對應(yīng)一個(gè)字符權(quán)重系列（即密鑰） ，如果失去這個(gè)密鑰，即使對文件進(jìn)行了加密，也不同解密文件的內(nèi)容，即文件加密失效，所以在生成加密文件后，一定要導(dǎo)出文件的字符權(quán)重（即密鑰） ，以待之后的解碼使用。 （至此，文件的加密工作應(yīng)經(jīng)全部完成） 。（解密）文件的解碼程序是一步完成的，即要求操作者首先將之前生成的字符權(quán)重（即密鑰）導(dǎo)入程序，程序根據(jù)獲取到得字符權(quán)重，調(diào)用赫夫曼編碼子程序，進(jìn)行赫夫曼編碼。然后程序會(huì)提示操作者將加密后的文件導(dǎo)入程序中，程序會(huì)根據(jù)在程序中獲取到的二進(jìn)制編碼與赫夫曼編碼進(jìn)行對照識(shí)別，顯示出對應(yīng)的字符，因此，文件的解密工作完成。5. 詳細(xì)設(shè)計(jì)程序主體結(jié)構(gòu)分為文件編碼與文件解碼兩個(gè)子程序。文件編碼后分別導(dǎo)出編碼后文件與文件密鑰。文件解碼需導(dǎo)入編碼文件與文件密鑰，然后顯示文本內(nèi)容。. Huffman 樹//HuffmanTree list: list 為赫夫曼樹.typedef struct{ char data。 //存放字符數(shù)據(jù) int weight。 //存放字符權(quán)重int parent, lchild, rchild。 //分別為根、左子樹、右子樹}HuffmanTree。//Static info: info 為存放字符權(quán)重的數(shù)組指針. typedef struct{char data。 //存放字符數(shù)據(jù)int weight。 //存放字符權(quán)重}Static。//int codeSize: codeSize 為字符種類個(gè)數(shù). 4 / 29void CreatHuffmanTree(HuffmanTree *amp。list, Static *info, int codeSize){int i, j, limit。 int lnode, rnode。 int value1, value2。HuffmanTree *ptr。limit = codeSize * 2 1。 //limit 為赫夫曼樹結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)if ((list = (HuffmanTree *)malloc(sizeof(HuffmanTree) * limit)) == NULL){printf( 內(nèi)存不足, 操作失敗!\n)。exit(0)。}/*******************初始化赫夫曼樹各結(jié)點(diǎn)信息 **************************/ for(i=0, ptr=list。 icodeSize。 ++i, ++ptr){ptrdata = info[i].data。ptrweight = info[i].weight。ptrparent = ptrlchild = ptrrchild = 1。}for(。 ilimit。 ++i, ++ptr){ptrdata = 39。039。ptrweight = 0。ptrparent = ptrlchild = ptrrchild = 1。}/***********************開始建立赫夫曼樹 ******************************/ for(i=codeSize。 ilimit。 ++i){ value1 = value2 = 32767。 lnode = rnode = 1。//此部分函數(shù)功能為選擇權(quán)值最小的兩個(gè)結(jié)點(diǎn) for(j=0。 ji。 ++j) {if (list[j].parent == 1){ if (list[j].weight value1){ value2 = value1。rnode = lnode。 value1 = list[j].weight。 5 / 29lnode = j。} else if (list[j].weight value2){ value2 = list[j].weight。rnode = j。}}}//此部分函數(shù)功能為選擇出的結(jié)點(diǎn)建立關(guān)系 list[lnode].parent = i。list[rnode].parent = i。 list[i].weight = list[lnode].weight + list[rnode].weight。 list[i].lchild = lnode。list[i].rchild = rnode。}}. Huffman 編碼void CreatHuffmanCode(HuffmanTree *list, HuffmanCode amp。code, int codeSize){int i, start。int flag1, flag2。 char *temp
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