课程设计---哈夫曼树的编码与解码（Java详解）

目录

一.设计任务&&要求：

二.方案设计报告：

2.1 哈夫曼树编码&译码的设计原理：

2.3设计目的：

2.3设计的主要过程：

2.4程序方法清单：

三.整体实现源码：

四.运行结果展示：

五.总结与反思：

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一.设计任务&&要求：

题目要求：测试数据是一段任意的英文，也可以是一段完整的中文，采用哈夫曼算法进行编码，可输出对应的字符编码的解码

哈夫曼编码是一种最优变长码，即带权路径最小。这种编码有很强的应用背景，是数据压缩中的一个重要理论依据。对输入的一串文字符号实现哈夫曼编码，再对哈夫曼编码生成的代码串进行译码，输出字符串。要求完成以下功能：

1.针对给定的字符串，建立哈夫曼树。

2.生成哈夫曼编码。

3.对编码字符串译码。

二.方案设计报告：

2.1 哈夫曼树编码&译码的设计原理：

• 哈夫曼编译码器的主要功能是先建立哈夫曼树，然后利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码后进行译码。在数据通信中，通常需要将传送文字转换成由二进制字符0，1组成的二进制串，称之为编码。构建一个哈夫曼树，设定哈夫曼树中的左分支为0，右分支代表1，则从根结点到每个叶子节点所经过的路径组成的0和1的序列便为该节点对应字符的编码，称之为哈夫曼编码。最简单的二进制编码方式是等长编码。若采用不等长编码，让出现频率高的字符具有较短的编码，让出现频率低的字符具有较长的编码，这样可以有效缩短传送文字的总长度。哈夫曼树则是用于构造使编码总长最短，最节省空间成本的编码方案。

• 2.3设计目的：

• (1) 巩固和加深对数据结构课程所学知识的理解，了解并掌握数据结构与算法的设计方法；
  (2) 初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能；
  (3) 提高综合运用所学的理论知识和方法，独立分析和解决问题的能力；
  (4) 训练用系统的观点和软件开发一般规范进行软件开发，培养软件工作者所应具备的科学的工作方法和作风；
  (5) 培养查阅资料，独立思考问题的能力。

2.3设计的主要过程：

     1.哈夫曼树叶子节点的创建

叶子节点需要存储字符，及其出现的频率，指向左右子树的指针和将来字符所编码成的二进制数字。这里用一个静态内部来来初始化树的叶子节点：

  //用一个静态内部类来初始化树的节点
    static class Node{
        char ch;     //记录字符
        int freq;    //统计每个字符出现的频次
        Node left;
        Node right;
        String code;  //编码

        public Node(char ch) {
            this.ch = ch;
        }

        public Node(int freq, Node left, Node right) {
            this.freq = freq;
            this.left = left;
            this.right = right;
        }

        //判断是否是叶子节点->哈夫曼树是满二叉树
        boolean isLeaf(){
            return left == null;
        }

        public char getCh() {
            return ch;
        }

        public void setCh(char ch) {
            this.ch = ch;
        }

        public int getFreq() {
            return freq;
        }

        public void setFreq(i