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北京邮电大学信息与通信工程学院

数据结构实验报告

1．实验要求

i.

实验目的:

（1） 掌握二叉树基本操作的实现方法 （2） 掌握二叉树基本操作的实现方法 （3） 了解哈夫曼树的思想和相关概念 （4） 学习使用二叉树解决实际问题的能力

（5） 熟悉C++语言的基本编程方法，掌握集成编译环境的调试方法，熟练改错方

法。 （6） 熟悉设计算法的过程

（7） 进一步掌握指针、异常处理的使用

ii. 实验内容：

利用二叉树结构实现赫夫曼编/解码器。 基本要求：

1、 初始化(Init)：能够对输入的任意长度的字符串s进行统计，统计每个字符的

频度，并建立赫夫曼树

2、 建立编码表(CreateTable)：利用已经建好的赫夫曼树进行编码，并将每个字符

的编码输出。

3、 编码(Encoding)：根据编码表对输入的字符串进行编码，并将编码后的字符串

输出。

4、 译码(Decoding)：利用已经建好的赫夫曼树对编码后的字符串进行译码，并输

出译码结果。

5、 打印(Print)：以直观的方式打印赫夫曼树（选作）

6、 计算输入的字符串编码前和编码后的长度，并进行分析，讨论赫夫曼编码的压

缩效果。

测试数据：

I love data Structure, I love Computer.I will try my best to study data structure.

提示：

1、用户界面可以设计为“菜单”方式：能够进行交互。

2、根据输入的字符串中每个字符出现的次数统计频度，对没有出现的 字符一律不用编码。

iii. 代码要求：

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1、必须要有异常处理，比如删除空链表时需要抛出异常； 2、保持良好的编程的风格：

代码段与段之间要有空行和缩近 标识符名称应该与其代表的意义一致

函数名之前应该添加注释说明该函数的功能 关键代码应说明其功能

3、递归程序注意调用的过程，防止栈溢出

2. 程序分析

树形结构是一种非线性结构可以用结点之间的分支来表示层次关系，二叉树是每个结点最多两个子树的有序树，十分适合计算机处理问题，而哈夫曼树是一种特殊的二叉树，它将权值大的数据放在了离根较近的结点处，这样使得带权路径长度最短，是非常好的存储方式。

2.1 存储结构

1.结点结构的存储方式： 根（下面结点的父结点）结点： 左孩子

右孩子

……

struct hnode //哈夫曼树结点的结构体 { int weight; int parent; int lchild; int rchild; char data; };

结点存储示意图： int weight int parent int lchild int rchild char data 2.编码表的实现中使用了以下结构体：

Struct hcode //编码表结构体 {

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char data; //字符 char code[100]; //编码内容 };

示意图为： char data char code[100] 3.在select函数中使用的结构体： struct node { int num; char data; }; int num

char data 2.2 关键算法分析：

A)Init初始化：统计需要编码的字符串中每个字符的频度并建立哈夫曼树

实现：在函数中设置了一个数组type用来统计字符串中字符的类型，no数组则用于统计每种字符串的个数，count用于存储每类字符的相应的个数。

void Huffman::Init() //将输入的数据保存至类中 { cout << \请输入需要编译压缩的内容\ << endl; cin.getline(in, 500, '\\n'); n = 0; no = 0; count = new node[127]; //type for (int j = 0; j < 127; j++) //对每一种字符的个数进行初始化 { count[j].num = 0; } while (in[no] != '\\0') //结束之前，每输入一个字符，则对应的数目增1 { ++count[in[no]].num; count[in[no]].data = in[no]; ++no; } for (int k = 0; k<127; k++) { if (count[k].num>0) { n++; cout << count[k].data << count[k].num << endl;

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