南昌航空大学：生物医学工程——哈夫曼编码实验详解

本实验是南昌航空大学生物医学工程专业在2019-2020学年的第二学期进行的医疗软件技术基础课程中的实践项目，实验主题为"二叉树的应用——哈夫曼编码的实现"。实验目标主要围绕二叉树和哈夫曼编码的理论与实践操作，旨在让学生掌握二叉树的基本概念以及哈夫曼树和哈夫曼编码算法的构建过程。 实验内容分为四个关键步骤： 1. **字符信息统计**：首先，学生需要读取源文件SourceFile.txt，通过遍历文件内容，统计出现的字符及其频率，并将结果存储在数组z和h中。这一步骤涉及文件I/O操作和基本的数据结构管理。 2. **建立哈夫曼树**：基于统计到的字符频率，通过选择（Select）函数找到具有最小频率的两个字符节点，合并它们形成一个新的节点，并更新节点的权重。这个过程会重复进行，直到所有字符都加入到哈夫曼树中。哈夫曼树是一个带权路径长度最短的二叉树，每个叶子节点代表一个字符，内部节点的权重是其子节点的权重之和。 3. **建立哈夫曼码表**：利用构建好的哈夫曼树，通过自底向上的方法计算每个字符的路径，从而确定其哈夫曼编码。这些编码将被存储在一个名为Code.txt的文件中，每个字符与其对应的编码关联起来。 4. **源文件编码**：最后，学生需要编写程序，根据哈夫曼码表，将源文件SourceFile.txt中的字符替换为其对应的哈夫曼编码，并将编码后的内容保存在ResultFile.txt文件中。这一部分要求程序具有一定的健壮性，能够处理非法输入并提供适当的错误处理。 在整个实验过程中，学生需要运用到C++编程语言，利用如`ifstream`、`ofstream`等文件流操作，`map`数据结构进行字符频率统计，以及自定义的二叉树数据结构和函数来实现哈夫曼树的构建和编码过程。同时，代码应具有良好的注释和格式，确保可读性和可维护性。 通过此实验，学生不仅能够巩固二叉树和哈夫曼编码的基础理论知识，还能提升实际编程能力，锻炼解决问题的能力，以及文件处理和异常处理的技巧。