数据结构课程设计之哈夫曼编码模块
2016-07-07 17:15
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心血来潮只为完成一个完美的课程设计，下面算是单独的一个模块实现吧！但是为了拆分，我还是费了一些小心思的~因为开始调试好的代码，虽说没有华丽丽的页面，但基本的功能我还是都实现了的，包括哈夫曼编码、译码和从文件中读取还有向文件中写入，不求尽善尽美，但求问心无愧吧！但是在遇到拆分问题时，还是有时候需要好好考虑一下，比如全局变量的使用和函数体的声明，最好不要把全局变量和函数声明都放在.h文件中，因为在把.h文件作为头文件包含在所有的.cpp文件中时，每包含一次就会被重新定义一次，这样就会造成函数的重定义和变量名的重定义，所以对于函数声明和全局变量的处理，是谁用谁声明，定义只有一次，其他的文件中再使用时，对于变量，需要被extern进去，.h文件中只放一个结构体类型和基本常量即可。
以下就是代码了，八个字符的，比较丑，请大家多多谅解！
未拆分之前，代码实现如下：
拆分之后，各个窗口拆分之后所得如下：
jiegouti.h文件：
main.cpp
my_function.cpp
以下就是代码了，八个字符的，比较丑，请大家多多谅解！
未拆分之前，代码实现如下：
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
using namespace std;
typedef struct
{
int weight;
int parent,lchild,rchild;
} HTNode,*HuffmanTree; ///动态分配数组存储哈弗曼树
typedef char **HuffmanCode;///动态分配数组存储哈弗曼编码
char str_all[100];
char str_all2[100];
int k,k2;
void Select(HuffmanTree HT,int n,int &s1,int &s2)
{
int minn=99999998,maxx=99999999;
s1=s2=0;
for(int i=1; i<=n; i++)
{
if(HT[i].parent==0)
{
if(HT[i].weight<minn)
{
minn=HT[i].weight;
s1=i;
}
}
}
int t=HT[s1].weight;
HT[s1].weight=maxx;
minn=99999998;
for(int i=1; i<=n; i++)
{
if(HT[i].parent==0)
{
if(HT[i].weight<minn)
{
minn=HT[i].weight;
s2=i;
}
}
}
HT[s1].weight=t;
}
void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int w[],int n)
{
int m,i,s1,s2;
if(n<=1)return;
m=2*n-1;
HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));
HuffmanTree p;
for(p=HT,i=1; i<=n; i++)
{
p[i].lchild=0;
p[i].rchild=0;
p[i].parent=0;
p[i].weight=w[i];
}
for(; i<=m; i++)
{
p[i].lchild=0;
p[i].rchild=0;
p[i].parent=0;
p[i].weight=0;
}
for(i=n+1; i<=m; i++) ///建哈弗曼树
{
Select(HT,i-1,s1,s2);
//cout<<"s1="<<s1<<"s2="<<s2<<endl;
//cout<<HT[s1].weight<<endl;
///在HT[1...i-1]选择parent为0且weight最小的两个结点,其序号分别为s1,s2
HT[s1].parent=i;
HT[s2].parent=i;
HT[i].lchild=s1;
HT[i].rchild=s2;
HT[i].parent=0;
HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;
}
///---从叶子到根逆向求每个字符的哈弗曼编码---
char * cd;
int c,f,start;
HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char *));///分配n个字符编码的头指针向量
cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));///分配求编码的工作空间
cd[n-1]='\0';///编码结束符
for(i=1; i<=n; i++) ///逐个字符求哈弗曼编码
{
start=n-1;///编码结束符位置
for(c=i,f=HT[i].parent; f!=0; c=f,f=HT[f].parent) ///从叶子到根逆向求编码
{
if(HT[f].lchild==c) cd[--start]='0';
else cd[--start]='1';
}
HC[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));///从cd复制编码到HC
strcpy(HC[i],&cd[start]);
}
free(cd);///释放工作空间
}
void Output(HuffmanCode HC,int n)
{
char chara='a';
for(int i=1; i<=n; i++)
{
cout<<(char)(chara+(i-1))<<": "<<HC[i]<<endl;
}
}
void Read()
{
FILE *fp;
char ch;
if((fp=fopen("test.txt","rt+"))==NULL)
{
cout<<"can not!"<<endl;
getchar();
exit(1);
}
ch=fgetc(fp);
k=0;
while(ch!=EOF)
{
str_all[k++]=ch;
ch=fgetc(fp);
}
fclose(fp);
cout<<"待编码容器中存放的是："<<endl;
cout<<str_all<<endl;
}
void Read_Out()
{
FILE *fp;
char ch;
if((fp=fopen("test2.txt","rt+"))==NULL)
{
cout<<"can not!"<<endl;
getchar();
exit(1);
}
k2=0;
ch=fgetc(fp);
while(ch!=EOF)
{
putchar(ch);
str_all2[k2++]=ch;
ch=fgetc(fp);
}
putchar('\n');
fclose(fp);
cout<<"待译码容器中存放的是："<<endl;
cout<<str_all2<<endl;
}
void Read_Out3()
{
FILE *fp;
char ch;
if((fp=fopen("test3.txt","rt+"))==NULL)
{
cout<<"can not!"<<endl;
getchar();
exit(1);
}
ch=fgetc(fp);
while(ch!=EOF)
{
putchar(ch);
ch=fgetc(fp);
}
putchar('\n');
fclose(fp);
}
void Add()
{
FILE *fp;
char ch,str[50];
if((fp=fopen("test.txt","at+"))==NULL)
{
cout<<"can not"<<endl;
getchar();
exit(1);
}
cout<<"原源码文件打开成功！请输入要加入的字符串：（只能添加以下字符：a,b,c,d,e,f,g,h）"<<endl;
scanf("%s",str);
fputs(str,fp);
cout<<"文件中现在存放的数据如下："<<endl;
rewind(fp);
ch=fgetc(fp);
while(ch!=EOF)
{
putchar(ch);
ch=fgetc(fp);
}
fclose(fp);
}
void BianMa(HuffmanCode HC)
{
FILE *fp;
if((fp=fopen("test2.txt","wt+"))==NULL)
{
cout<<"can not!"<<endl;
getchar();
exit(1);
}
for(int i=0; i<k; i++)
{
if(str_all[i]=='a')
{
fputs(HC[1],fp);
}
if(str_all[i]=='b')
{
fputs(HC[2],fp);
}
if(str_all[i]=='c')
{
fputs(HC[3],fp);
}
if(str_all[i]=='d')
{
fputs(HC[4],fp);
}
if(str_all[i]=='e')
{
fputs(HC[5],fp);
}
if(str_all[i]=='f')
{
fputs(HC[6],fp);
}
if(str_all[i]=='g')
{
fputs(HC[7],fp);
}
if(str_all[i]=='h')
{
fputs(HC[8],fp);
}
}
fclose(fp);
}
void YiMa(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC,int n,int w[])
{
int i,j,p;
i=1;
cout<<"直接译码后所得："<<endl;
while(i<=n)
{
p=2*n-1;
for(j=0; HC[i][j]!='\0'; j++)
{
if(HC[i][j]=='0')
p=HT[p].lchild;
else
p=HT[p].rchild;
}
if(w[p]==25)
{
putchar('a');
}
if(w[p]==62)
{
putchar('b');
}
if(w[p]==34)
{
putchar('c');
}
if(w[p]==22)
{
putchar('d');
}
if(w[p]==43)
{
putchar('e');
}
if(w[p]==87)
{
putchar('f');
}
if(w[p]==33)
{
putchar('g');
}
if(w[p]==12)
{
putchar('h');
}
i++;
}
cout<<endl;
cout<<"译码后所得文件内容为："<<endl;
FILE *fp;
if((fp=fopen("test3.txt","wt+"))==NULL)
{
cout<<"can not"<<endl;
getchar();
exit(1);
}
p=2*n-1;
for(int i=0; i<k2; )
{
p=2*n-1;
while(HT[p].lchild!=0&&HT[p].rchild!=0)
{
if(str_all2[i]=='0')
{
p=HT[p].lchild;
}
else
{
p=HT[p].rchild;
}
i++;
}
if(HT[p].weight==25)
{
putchar('a');
fputc('a',fp);
}
if(HT[p].weight==62)
{
putchar('b');
fputc('b',fp);
}
if(HT[p].weight==34)
{
putchar('c');
fputc('c',fp);
}
if(HT[p].weight==22)
{
putchar('d');
fputc('d',fp);
}
if(HT[p].weight==43)
{
putchar('e');
fputc('e',fp);
}
if(HT[p].weight==87)
{
putchar('f');
fputc('f',fp);
}
if(HT[p].weight==33)
{
putchar('g');
fputc('g',fp);
}
if(HT[p].weight==12)
{
putchar('h');
fputc('h',fp);
}
}
fclose(fp);
}
void Menu()
{
cout<<"◇1.读取源码文件数据至待编码容器."<<endl;
cout<<"□2.向文件中添加数据."<<endl;
cout<<"◇3.进行哈夫曼编码."<<endl;
cout<<"□4.显示哈弗曼编码码字."<<endl;
cout<<"◇5.对源码文件进行编码."<<endl;
cout<<"□6.查看待译码文件."<<endl;
cout<<"◇7.译码."<<endl;
cout<<"□8.查看译码之后的结果."<<endl;
cout<<"◇0.退出."<<endl;
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
}
int main()
{
HuffmanCode HC;
HuffmanTree HT;
cout<<"▁▁▁▁▁▁☆☆☆欢迎来到加密解密界面☆☆☆▁▁▁▁▁▁"<<endl;
cout<<"已知:文件中只存在8种码字，分别为：a,b,c,d,e,f,g,h. \n且八种码字在所有文档中出现的频度如下：25,62,34,22,43,87,33,12"<<endl<<endl;
int w[10]= {0,25,62,34,22,43,87,33,12};
Menu();
char cch;
cch=getchar();
getchar();
while(cch>'0')
{
switch (cch)
{
case '1':
cout<<"读取成功！"<<endl;
Read();
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '2':
Add();
cout<<"\n\n请输入您的选择："<<endl;
getchar();
cch=getchar();
getchar();
break;
case '3':
HuffmanCoding(HT,HC,w,8);
cout<<"成功建立哈夫曼树！"<<endl;
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '4':
Output(HC,8);
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '5':
BianMa(HC);
cout<<"编码成功！"<<endl;
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '6':
cout<<"待译码文件中存放内容为："<<endl;
Read_Out();
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '7':
YiMa(HT,HC,8,w);
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '8':
cout<<"译码后所存放在文件中的源码为："<<endl;
Read_Out3();
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '0':
exit(1);
break;
default :
cout<<"输入有误！请重新输入"<<endl;
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
}
}
return 0;
}拆分之后，各个窗口拆分之后所得如下：
jiegouti.h文件：
#ifndef JIEGOUTI_H_INCLUDED
#define JIEGOUTI_H_INCLUDED
typedef struct
{
int weight;
int parent,lchild,rchild;
} HTNode,*HuffmanTree; ///动态分配数组存储哈弗曼树
typedef char **HuffmanCode;///动态分配数组存储哈弗曼编码
#endif // JIEGOUTI_H_INCLUDEDmain.cpp
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include "jiegouti.h"
using namespace std;
char str_all[100];
char str_all2[100];
int k,k2;
void Menu();
void YiMa(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC,int n,int w[]);
void BianMa(HuffmanCode HC);
void Add();
void Read_Out3();
void Read_Out();
void Read();
void Output(HuffmanCode HC,int n);
void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int w[],int n);
void Select(HuffmanTree HT,int n,int &s1,int &s2);
int main()
{
HuffmanCode HC;
HuffmanTree HT;
cout<<"▁▁▁▁▁▁☆☆☆欢迎来到加密解密界面☆☆☆▁▁▁▁▁▁"<<endl;
cout<<"已知:文件中只存在8种码字，分别为：a,b,c,d,e,f,g,h. \n且八种码字在所有文档中出现的频度如下：25,62,34,22,43,87,33,12"<<endl<<endl;
int w[10]= {0,25,62,34,22,43,87,33,12};
Menu();
char cch;
cch=getchar();
getchar();
while(cch>'0')
{
switch (cch)
{
case '1':
cout<<"读取成功！"<<endl;
Read();
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '2':
Add();
cout<<"\n\n请输入您的选择："<<endl;
getchar();
cch=getchar();
getchar();
break;
case '3':
HuffmanCoding(HT,HC,w,8);
cout<<"成功建立哈夫曼树！"<<endl;
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '4':
Output(HC,8);
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '5':
BianMa(HC);
cout<<"编码成功！"<<endl;
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '6':
cout<<"待译码文件中存放内容为："<<endl;
Read_Out();
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '7':
YiMa(HT,HC,8,w);
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '8':
cout<<"译码后所存放在文件中的源码为："<<endl;
Read_Out3();
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
case '0':
exit(1);
break;
default :
cout<<"输入有误！请重新输入"<<endl;
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
cch=getchar();
getchar();
break;
}
}
return 0;
}my_function.cpp
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include "jiegouti.h"
using namespace std;
extern char str_all[100];
extern char str_all2[100];
extern int k,k2;
void Select(HuffmanTree HT,int n,int &s1,int &s2)
{
int minn=99999998,maxx=99999999;
s1=s2=0;
for(int i=1; i<=n; i++)
{
if(HT[i].parent==0)
{
if(HT[i].weight<minn)
{
minn=HT[i].weight;
s1=i;
}
}
}
int t=HT[s1].weight;
HT[s1].weight=maxx;
minn=99999998;
for(int i=1; i<=n; i++)
{
if(HT[i].parent==0)
{
if(HT[i].weight<minn)
{
minn=HT[i].weight;
s2=i;
}
}
}
HT[s1].weight=t;
}
void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int w[],int n)
{
int m,i,s1,s2;
if(n<=1)return;
m=2*n-1;
HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));
HuffmanTree p;
for(p=HT,i=1; i<=n; i++)
{
p[i].lchild=0;
p[i].rchild=0;
p[i].parent=0;
p[i].weight=w[i];
}
for(; i<=m; i++)
{
p[i].lchild=0;
p[i].rchild=0;
p[i].parent=0;
p[i].weight=0;
}
for(i=n+1; i<=m; i++) ///建哈弗曼树
{
Select(HT,i-1,s1,s2);
//cout<<"s1="<<s1<<"s2="<<s2<<endl;
//cout<<HT[s1].weight<<endl;
///在HT[1...i-1]选择parent为0且weight最小的两个结点,其序号分别为s1,s2
HT[s1].parent=i;
HT[s2].parent=i;
HT[i].lchild=s1;
HT[i].rchild=s2;
HT[i].parent=0;
HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;
}
///---从叶子到根逆向求每个字符的哈弗曼编码---
char * cd;
int c,f,start;
HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char *));///分配n个字符编码的头指针向量
cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));///分配求编码的工作空间
cd[n-1]='\0';///编码结束符
for(i=1; i<=n; i++) ///逐个字符求哈弗曼编码
{
start=n-1;///编码结束符位置
for(c=i,f=HT[i].parent; f!=0; c=f,f=HT[f].parent) ///从叶子到根逆向求编码
{
if(HT[f].lchild==c) cd[--start]='0';
else cd[--start]='1';
}
HC[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));///从cd复制编码到HC
strcpy(HC[i],&cd[start]);
}
free(cd);///释放工作空间
}
void Output(HuffmanCode HC,int n)
{
char chara='a';
for(int i=1; i<=n; i++)
{
cout<<(char)(chara+(i-1))<<": "<<HC[i]<<endl;
}
}
void Read()
{
FILE *fp;
char ch;
if((fp=fopen("test.txt","rt+"))==NULL)
{
cout<<"can not!"<<endl;
getchar();
exit(1);
}
ch=fgetc(fp);
k=0;
while(ch!=EOF)
{
str_all[k++]=ch;
ch=fgetc(fp);
}
fclose(fp);
cout<<"待编码容器中存放的是："<<endl;
cout<<str_all<<endl;
}
void Read_Out()
{
FILE *fp;
char ch;
if((fp=fopen("test2.txt","rt+"))==NULL)
{
cout<<"can not!"<<endl;
getchar();
exit(1);
}
k2=0;
ch=fgetc(fp);
while(ch!=EOF)
{
putchar(ch);
str_all2[k2++]=ch;
ch=fgetc(fp);
}
putchar('\n');
fclose(fp);
cout<<"待译码容器中存放的是："<<endl;
cout<<str_all2<<endl;
}
void Read_Out3()
{
FILE *fp;
char ch;
if((fp=fopen("test3.txt","rt+"))==NULL)
{
cout<<"can not!"<<endl;
getchar();
exit(1);
}
ch=fgetc(fp);
while(ch!=EOF)
{
putchar(ch);
ch=fgetc(fp);
}
putchar('\n');
fclose(fp);
}
void Add()
{
FILE *fp;
char ch,str[50];
if((fp=fopen("test.txt","at+"))==NULL)
{
cout<<"can not"<<endl;
getchar();
exit(1);
}
cout<<"原源码文件打开成功！请输入要加入的字符串：（只能添加以下字符：a,b,c,d,e,f,g,h）"<<endl;
scanf("%s",str);
fputs(str,fp);
cout<<"文件中现在存放的数据如下："<<endl;
rewind(fp);
ch=fgetc(fp);
while(ch!=EOF)
{
putchar(ch);
ch=fgetc(fp);
}
fclose(fp);
}
void BianMa(HuffmanCode HC)
{
FILE *fp;
if((fp=fopen("test2.txt","wt+"))==NULL)
{
cout<<"can not!"<<endl;
getchar();
exit(1);
}
for(int i=0; i<k; i++)
{
if(str_all[i]=='a')
{
fputs(HC[1],fp);
}
if(str_all[i]=='b')
{
fputs(HC[2],fp);
}
if(str_all[i]=='c')
{
fputs(HC[3],fp);
}
if(str_all[i]=='d')
{
fputs(HC[4],fp);
}
if(str_all[i]=='e')
{
fputs(HC[5],fp);
}
if(str_all[i]=='f')
{
fputs(HC[6],fp);
}
if(str_all[i]=='g')
{
fputs(HC[7],fp);
}
if(str_all[i]=='h')
{
fputs(HC[8],fp);
}
}
fclose(fp);
}
void YiMa(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC,int n,int w[])
{
int i,j,p;
i=1;
cout<<"直接译码后所得："<<endl;
while(i<=n)
{
p=2*n-1;
for(j=0; HC[i][j]!='\0'; j++)
{
if(HC[i][j]=='0')
p=HT[p].lchild;
else
p=HT[p].rchild;
}
if(w[p]==25)
{
putchar('a');
}
if(w[p]==62)
{
putchar('b');
}
if(w[p]==34)
{
putchar('c');
}
if(w[p]==22)
{
putchar('d');
}
if(w[p]==43)
{
putchar('e');
}
if(w[p]==87)
{
putchar('f');
}
if(w[p]==33)
{
putchar('g');
}
if(w[p]==12)
{
putchar('h');
}
i++;
}
cout<<endl;
cout<<"译码后所得文件内容为："<<endl;
FILE *fp;
if((fp=fopen("test3.txt","wt+"))==NULL)
{
cout<<"can not"<<endl;
getchar();
exit(1);
}
p=2*n-1;
for(int i=0; i<k2; )
{
p=2*n-1;
while(HT[p].lchild!=0&&HT[p].rchild!=0)
{
if(str_all2[i]=='0')
{
p=HT[p].lchild;
}
else
{
p=HT[p].rchild;
}
i++;
}
if(HT[p].weight==25)
{
putchar('a');
fputc('a',fp);
}
if(HT[p].weight==62)
{
putchar('b');
fputc('b',fp);
}
if(HT[p].weight==34)
{
putchar('c');
fputc('c',fp);
}
if(HT[p].weight==22)
{
putchar('d');
fputc('d',fp);
}
if(HT[p].weight==43)
{
putchar('e');
fputc('e',fp);
}
if(HT[p].weight==87)
{
putchar('f');
fputc('f',fp);
}
if(HT[p].weight==33)
{
putchar('g');
fputc('g',fp);
}
if(HT[p].weight==12)
{
putchar('h');
fputc('h',fp);
}
}
fclose(fp);
}
void Menu()
{
cout<<"◇1.读取源码文件数据至待编码容器."<<endl;
cout<<"□2.向文件中添加数据."<<endl;
cout<<"◇3.进行哈夫曼编码."<<endl;
cout<<"□4.显示哈弗曼编码码字."<<endl;
cout<<"◇5.对源码文件进行编码."<<endl;
cout<<"□6.查看待译码文件."<<endl;
cout<<"◇7.译码."<<endl;
cout<<"□8.查看译码之后的结果."<<endl;
cout<<"◇0.退出."<<endl;
cout<<"\n请输入您的选择："<<endl;
}
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