哈夫曼編碼譯碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

1、0數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)題目：哈夫曼編碼譯碼題目：哈夫曼編碼譯碼姓名：姓名：專(zhuān)業(yè)：通信工程專(zhuān)業(yè)：通信工程學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：吳澤暉指導(dǎo)教師：吳澤暉2哈夫曼哈夫曼編碼譯碼編碼譯碼一、一、需求分析需求分析在當(dāng)今信息爆炸時(shí)代，如何采用有效的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)節(jié)省數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)空間和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳送時(shí)間已越來(lái)越引起人們的重視，赫夫曼編碼正是一種應(yīng)用廣泛且非常有效的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。哈夫曼編碼是一種編碼方式，以哈夫曼樹(shù)—即最優(yōu)二叉樹(shù)，帶權(quán)路徑長(zhǎng)

2、度最小的二叉樹(shù)，經(jīng)常應(yīng)用于數(shù)據(jù)壓縮。哈弗曼編碼使用一張?zhí)厥獾木幋a表將源字符（例如某文件中的一個(gè)符號(hào)）進(jìn)行編碼。這張編碼表的特殊之處在于，它是根據(jù)每一個(gè)源字符出現(xiàn)的估算概率而建立起來(lái)的（出現(xiàn)概率高的字符使用較短的編碼，反之出現(xiàn)概率低的則使用較長(zhǎng)的編碼，這便使編碼之后的字符串的平均期望長(zhǎng)度降低，從而達(dá)到無(wú)損壓縮數(shù)據(jù)的目的）。赫夫曼編碼的應(yīng)用很廣泛，利用赫夫曼樹(shù)求得的用于通信的二進(jìn)制編碼稱(chēng)為赫夫曼編碼。樹(shù)中從根到每個(gè)葉子都有一條路徑，對(duì)路徑上

3、的各分支約定：指向左子樹(shù)的分支表示“0”碼，指向右子樹(shù)的分支表示“1”碼，取每條路徑上的“0”或“1”的序列作為和各個(gè)葉子對(duì)應(yīng)的字符的編碼，這就是赫夫曼編碼。哈弗曼譯碼輸入字符串可以把它編譯成二進(jìn)制代碼，輸入二進(jìn)制代碼時(shí)可以編譯成字符串。二、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求對(duì)輸入的一串電文字符實(shí)現(xiàn)赫夫曼編碼，再對(duì)赫夫曼編碼生成的代碼串進(jìn)行譯碼，輸出電文字符串。通常我們把數(shù)據(jù)壓縮的過(guò)程稱(chēng)為編碼，解壓縮的過(guò)程稱(chēng)為解碼。電報(bào)通信是傳遞文字的二進(jìn)制碼形式的字符

4、串。但在信息傳遞時(shí)，總希望總長(zhǎng)度能盡可能短，即采用最短碼。假設(shè)每種字符在電文中出現(xiàn)的次數(shù)為Wi，編碼長(zhǎng)度為L(zhǎng)i，電文中有n種字符，則電文編碼總長(zhǎng)度為∑WiLi。若將此對(duì)應(yīng)到二叉樹(shù)上，Wi為葉結(jié)點(diǎn)的權(quán)，Li為根結(jié)點(diǎn)到葉結(jié)點(diǎn)的路徑長(zhǎng)度。那么，∑WiLi恰好為二叉樹(shù)上帶權(quán)路徑長(zhǎng)度。因此，設(shè)計(jì)電文總長(zhǎng)最短的二進(jìn)制前綴編碼，就是以n種字符出現(xiàn)的頻率作權(quán)，構(gòu)造一棵赫夫曼樹(shù)，此構(gòu)造過(guò)程稱(chēng)為赫夫曼編碼。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能：(1)赫夫曼樹(shù)的建立；(2)赫夫曼

5、編碼的生成；(3)編碼文件的譯碼。三、三、概要設(shè)計(jì)概要設(shè)計(jì)哈夫曼編譯碼器的主要功能是先建立哈夫曼樹(shù)，然后利用建好的哈夫曼樹(shù)生成哈夫曼編碼后進(jìn)行譯碼。在數(shù)據(jù)通信中，經(jīng)常需要將傳送的文字轉(zhuǎn)換成由二進(jìn)制字符0、1組成的二進(jìn)制串，稱(chēng)之為編碼。構(gòu)造一棵哈夫曼樹(shù)，規(guī)定哈夫曼樹(shù)中的左分之代表0，右分支代表1，則從根節(jié)點(diǎn)到每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的路徑分支組成的0和1的序列便為該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)字符的編碼，稱(chēng)之為哈夫曼編碼。最簡(jiǎn)單的二進(jìn)制編碼方式是等長(zhǎng)編碼。若采用不