终端字符编码与解码：哈夫曼树实验与数据结构实现

哈夫曼树是一种用于数据压缩的最优二叉树，它是由约瑟夫·哈夫曼（Joseph Huffman）在1952年提出的一种用于数据编码的方法。在本实验报告中，主要实现了以下几个关键功能： 1. **需求分析**： 实验的核心目标是创建一个系统，能从用户输入中读取字符及其对应的权值，通过构建哈夫曼树来生成编码，然后将编码存储在文件中。另一方面，该系统还需要读取编码文件，解码信息并将其恢复成原始文本。 2. **概要设计**： - **建立哈夫曼树**：程序首先接收字符集大小、字符及其权值作为输入，通过 `crthuffmantree` 函数创建哈夫曼树。这个函数通过优先选择权值最小的两个节点合并形成新的节点，直到只剩下一个根节点，即为哈夫曼树。哈夫曼树的节点结构包括权值、双亲、左右子节点。 - **编码**：使用哈夫曼树生成编码表，定义了 `huffmancode` 函数，该函数根据哈夫曼树的结构为每个字符分配一个独一无二的编码。 - **编码与解码过程**：从文件 `ToTran` 读取原始信息，通过编码表进行哈夫曼编码，并将结果写入 `Codefile`。随后，从 `Codefile` 反向解码，得到的信息存储在 `Textfile` 中。 - **树的表示与打印**：最后，哈夫曼树会被打印到终端和存储在 `Treeprint` 文件中，以便于理解和验证。 3. **数据结构**： - 定义了一个名为 `htnode` 的结构体，表示哈夫曼树的节点，包含权值、双亲、左右子节点。 - `huffmantree` 是一个数组，用来存储哈夫曼树的节点，数组长度大于等于最大可能节点数。 - `huffmancode` 是一个指向字符串的指针数组，用于存储哈夫曼编码表。 4. **实现细节**： - 在创建哈夫曼树时，初始化所有节点的权重、双亲和子节点为零，然后通过迭代构建树结构。 - 在生成编码表时，使用 `cd` 指针来动态分配内存，遍历哈夫曼树，根据节点的结构生成对应的字符编码。 总结起来，此实验涉及到了哈夫曼树的基本理论（构造、编码原理），以及其实现过程（包括数据结构设计、算法编写）。通过这个过程，学习者能够掌握如何在实际场景中应用哈夫曼编码进行数据压缩和解压缩操作。