一、实验题目 哈夫曼树 二、实验目的 掌握哈夫曼树的构造、哈夫曼编码设计。 三、实验内容和要求 按照一般的统计规律(26个字母的使用频度)构造哈夫曼树,对于给定的任意一个英文文本文件,生成相应的压缩文件。 要求: 第一级: 1.26个字母不区分大小写,按照表1的统计频度构造哈夫曼树,输出此树的中序序列。 字母 使用频度 字母 使用频度 字母 使用频度 字母 使用频度 A 8.167 B 1.492 C 2.782 D 4.253 E 12.702 F 2.228 G 2.105 H 6.094 I 6.966 J 0.153 K 0.722 L 4.025 M 2.406 N 6.749 O 7.507 P 1.929 Q 0.095 R 5.987 S 6.327 T 9.056 U 2.758 V 0.978 W 2.360 X 0.150 Y 1.974 Z 0.074 第二级: 2.输出每个字母的哈夫曼编码。 3.将编码保存到文件中,编码表统一命名为“huffcode.txt”,每个字母的输出项包括:(字母,使用频度,编码),每个字母单独占一行。 第三级: 4.给出一段译文(01字母),将其译成原文(英文文字)。 第四级: 5.用该编码表对某个文本文件进行压缩,生成新的压缩文件。并比较压缩前后的比率。 6.还原压缩文件,检验还原文件与原始文件的一致性状况。 四、实验环境 1.硬件环境:PC机 2.软件环境:Windows操作系统,VC++集成开发环境 五、测试数据 011101000101001001011011101010111101111111011
时间: 2024-04-15 21:25:32 浏览: 158
根据你提供的题目要求,这是一个关于哈夫曼树的实验。下面是一个用C++实现哈夫曼树的示例代码:
```cpp
#include <iostream>
#include <queue>
#include <map>
#include <fstream>
using namespace std;
// 哈夫曼树节点
struct Node {
char letter; // 字母
int frequency; // 使用频度
Node* left; // 左子节点
Node* right; // 右子节点
Node(char l, int f) {
letter = l;
frequency = f;
left = nullptr;
right = nullptr;
}
};
// 哈夫曼编码表
map<char, string> huffmanCode;
// 比较函数,用于优先队列排序
struct Compare {
bool operator()(Node* a, Node* b) {
return a->frequency > b->frequency;
}
};
// 中序遍历哈夫曼树,输出中序序列
void inorderTraversal(Node* root) {
if (root == nullptr) {
return;
}
inorderTraversal(root->left);
cout << root->letter << " ";
inorderTraversal(root->right);
}
// 构造哈夫曼树
Node* buildHuffmanTree() {
priority_queue<Node*, vector<Node*>, Compare> pq;
// 26个字母的使用频度
map<char, int> frequencies = {
{'A', 8167}, {'B', 1492}, {'C', 2782}, {'D', 4253},
{'E', 12702}, {'F', 2228}, {'G', 2105}, {'H', 6094},
{'I', 6966}, {'J', 153}, {'K', 722}, {'L', 4025},
{'M', 2406}, {'N', 6749}, {'O', 7507}, {'P', 1929},
{'Q', 95}, {'R', 5987}, {'S', 6327}, {'T', 9056},
{'U', 2758}, {'V', 978}, {'W', 2360}, {'X', 150},
{'Y', 1974}, {'Z', 74}
};
// 将每个字母作为单独的节点加入优先队列
for (auto& pair : frequencies) {
Node* newNode = new Node(pair.first, pair.second);
pq.push(newNode);
}
// 构造哈夫曼树
while (pq.size() > 1) {
Node* left = pq.top();
pq.pop();
Node* right = pq.top();
pq.pop();
Node* newNode = new Node('$', left->frequency + right->frequency);
newNode->left = left;
newNode->right = right;
pq.push(newNode);
}
return pq.top();
}
// 根据哈夫曼树生成编码表
void generateHuffmanCode(Node* root, string code) {
if (root == nullptr) {
return;
}
if (root->letter != '$') {
huffmanCode[root->letter] = code;
}
generateHuffmanCode(root->left, code + "0");
generateHuffmanCode(root->right, code + "1");
}
// 将编码保存到文件
void saveHuffmanCodeToFile() {
ofstream file("huffcode.txt");
if (file.is_open()) {
for (auto& pair : huffmanCode) {
file << pair.first << " " << pair.second << endl;
}
file.close();
}
}
// 将01字母译成原文
string decodeText(string text) {
string result = "";
Node* current = buildHuffmanTree();
for (char c : text) {
if (c == '0') {
current = current->left;
} else {
current = current->right;
}
if (current->letter != '$') {
result += current->letter;
current = buildHuffmanTree();
}
}
return result;
}
int main() {
// 构造哈夫曼树
Node* root = buildHuffmanTree();
// 输出中序序列
inorderTraversal(root);
cout << endl;
// 生成哈夫曼编码表
generateHuffmanCode(root, "");
// 输出哈夫曼编码表并保存到文件
for (auto& pair : huffmanCode) {
cout << pair.first << ": " << pair.second << endl;
}
saveHuffmanCodeToFile();
// 将01字母译成原文
string encodedText = "011101000101001001011011101010111101111111011";
string decodedText = decodeText(encodedText);
cout << "Decoded Text: " << decodedText << endl;
return 0;
}
```
这段代码实现了构造哈夫曼树、输出中序序列、生成哈夫曼编码表、保存编码表到文件、将01字母译成原文等功能。你可以根据需求进一步完善和扩展代码。注意,其中的编码结果可能与实际哈夫曼编码结果稍有不同,但整体思路是一致的。
阅读全文