《数据结构》课程设计：哈夫曼编码实现

"应宇杰同学的《数据结构》课程设计报告，主要涉及哈夫曼编码的实现，包括编码、解码以及将结果保存至文件的功能。报告中给出了具体的操作接口设计和数据结构定义。" 在《数据结构》课程设计中，哈夫曼编码是一种重要的数据压缩方法，由哈夫曼于1952年提出。哈夫曼编码通过构建哈夫曼树（也称为最优二叉树），为每个字符分配最短的唯一前缀编码，使得高频字符的编码更短，从而达到高效压缩数据的目的。在这个设计报告中，应宇杰同学选择了“abcd”四个字母作为编码对象，它们的权重分别为1，5，7，4。 需求分析部分明确了三个核心功能： 1. 模拟哈夫曼编码的形成，生成哈夫曼树，并为每个字符编码。 2. 输入数字解码哈夫曼编码，恢复原始数据。 3. 将编码结果保存在文本文件中，以便后续处理或查看。 概要设计阶段，应宇杰同学提到构建哈夫曼树的过程：首先找到两个权重最小的节点组合成新的节点，新节点的权重为两个子节点的权重之和，父节点为0。重复此过程直到所有节点合并成一棵树。最终得到的哈夫曼树中，叶子节点代表原始字符，内部节点不存储任何信息。例如，按照给定权重，“a”的编码为110，“b”为10，“c”为0，“d”为111。 接口设计部分列出了几个关键函数，包括： - `void tips()`：打印操作选择界面，让用户选择执行的功能。 - `void HuffmanCoding(HuffmanTree&, char*, int*, int)`：构建哈夫曼树的算法，接受一个哈夫曼树指针、字符数组、权重数组和字符数量。 - `void select(HuffmanTreeHT, int j, int* x, int* y)`：从已构建的哈夫曼树中选取权重最小的两个节点。 - `void Init()`：可能用于初始化数据或设置环境。 - `void Coding()`：进行编码操作。 - `void Decoding()`：解码操作。 - `void Print_code()`：打印解码后的代码。 - `void Print_tree()`：显示哈夫曼树的结构。 - `int Read_tree(HuffmanTree&)`：从文件中读取已保存的哈夫曼树。 - `void find(HuffmanTree& HT, char* code, char* text, int i, int m)`：解码时的递归算法，根据01字符串找到对应的叶子节点。 - `void Convert_tree(unsigned char T[100][100], int s, int* i, int j)`：将存储的哈夫曼树转换为特定格式的表示。 数据结构部分定义了一个`HTNode`结构体，包含字符、父节点、左孩子和右孩子的指针以及权重。`HuffmanTree`是`HTNode`类型的指针，用以表示哈夫曼树。此外，还定义了`HuffmanCode`作为字符编码的二维字符数组。 详细设计部分展示了具体的函数实现，例如使用C语言编写，但在这里只给出了函数声明，实际的实现代码没有给出。 这个课程设计全面地覆盖了哈夫曼编码的关键步骤，包括构建、编码、解码以及结果的存储和读取，提供了理解哈夫曼编码原理和应用的良好实践案例。通过这个项目，应宇杰同学能够深入理解和掌握数据结构中的压缩编码技术。