一、实习题目

题目3.在一个加密应用中，要处理的信息来自下面的字符集，各个字符的相关使用频度如下：

字符空格ABCDEFGHIJKLM
频度1806413233210322154757153120
字符NOPQRSTUVWXYZ
频度5563151485680257182161
现请编写程序你实现如下功能：

（1）运行时，由用户输入来初始化字符集大小和相应用字符。

（2）输入一个要加密的字符串，将其加密。

（3）输出解密字符串。

二、程序的功能

依次输入26个字符（A到Z）的使用频度，使用频度作为字符的权值，利用权值进行创建哈夫曼树的操作，再进行哈夫曼编码，得到各个字符的编码。根据用户输入的字符串，将其字符串加密，再输出解密字符串。

三、要求

1、用户输入字符的权值

2、输入需要加密的字符串

3、输出加密后的代码

4、译码

四、分析

createtree函数：创建哈夫曼树。先初始化哈夫曼树，然后根据输入的A到Z各个字母权值创建一棵哈夫曼树。

bianma函数：根据已建好的哈夫曼树，设置左子树为0，右子树为1，得到字符的哈夫曼编码。用户输入需要加密的字符串，输出其密文。

jiema函数：根据用户输入的要解码的0,1代码，输出其字符串内容。

main函数：依次调用createtree函数、bianma函数、jiema函数。

五、代码

#include<iostream>
using namespace std;
const int n=26;
struct htree
{
	int weight;
	int parent,lchild,rchild;
};
htree hfmt[2*n];  //定义结构体数组，2*n=2*n-1+1

struct hcode
{
	int bits[n+1];
	int start;
	char ch;
};
hcode hfmc[n+1];

void creattree()   //创建哈夫曼树
{
	int i,j; int i1,i2;
	int w1,w2;
	for(i=1;i<=2*n-1;i++)
	{
		hfmt[i].weight=0;
		hfmt[i].parent=0;
		hfmt[i].lchild=0;
		hfmt[i].rchild=0;
	}
	cout<<"请按顺序输入A到Z各个字母的权值："<<endl;
		for(i=1;i<=n;i++)
			cin>>hfmt[i].weight;
	for(i=n+1;i<=2*n-1;i++)
	{
		i1=i2=0;  //i1和i2指向两个最小值得位置
		w1=w2=10000;  //w1和w2分别指两个最小的权值
		for(j=1;j<=i-1;j++)  //选择两个最小值
			if(hfmt[j].parent==0)
				if(hfmt[j].weight<w1)
				{
					w2=w1; w1=hfmt[j].weight;
					i2=i1;
					i1=j;
				}
				else if(hfmt[j].weight<w2)
				{
					w2=hfmt[j].weight;
					i2=j;
				}
				hfmt[i1].parent=i;
				hfmt[i2].parent=i;
				hfmt[i].weight=hfmt[i1].weight+hfmt[i2].weight;
				hfmt[i].lchild=i1;
				hfmt[i].rchild=i2;
				}
}

void bianma()  //哈夫曼编码
{
	hcode cd;
	int a,b; int i;
	for(i=1;i<=n;i++)
	{
		cd.start=n+1;
		cd.ch=64+i;
		a=i;
		b=hfmt[i].parent;
		while(b!=0)
		{
			cd.start--;
			if(hfmt[b].lchild==a)
				cd.bits[cd.start]=0;
			else cd.bits[cd.start]=1;
			a=b;
			b=hfmt[b].parent;
		}
		hfmc[i]=cd;
	}
	cout<<endl;
	for(i=1;i<=n;i++)
	{
		cout<<"字符"<<hfmc[i].ch<<"的权值为："<<hfmt[i].weight<<
			endl<<"编码为：";
		for(int j=hfmc[i].start;j<=n;j++)
			cout<<hfmc[i].bits[j];
		cout<<endl;
	}
	cout<<endl;
    char z;
	cout<<"请输入要加密的字符串：";
	cin>>z; 
	cout<<"密文为：";
	if(z==hfmc[i].ch)
		for(int j=hfmc[i].start;j<=n;j++)
		cout<<hfmc[i].bits[j];
}


void jiema()
{
	int i=2*n-1;
	char s;
	cout<<"请输入要解码的0,1代码:";
	cin>>s; cout<<endl;
	cout<<"所输入的内容为：";
	while((s=='0')||(s=='1'))
	{
		if(s=='0')  i=hfmt[i].lchild;
		else  i=hfmt[i].rchild;
		if(hfmt[i].lchild==0)
		{
			cout<<hfmc[i].ch;
			i=2*n-1;
		}
		cin>>s;
	}
}


void main()
{
	creattree();
	bianma();
	jiema();
}

六、运行结果

1、根据题目给定的使用频度，输入其权值：

2、然后各个字符的权值及哈夫曼编码显示为：

3、输入需要加密的字符串：

4、密文为：（因程序虽然可通过编译，但运行时没得到预期的结果，所以此处出现错误）

5、如果删除需要加密的字符串以及显示密文的相关代码，则可得：

（1）请输入需要解码的0,1代码：

（2）输出其内容：

七、收获和体会及不足

收获和体会：

经过这次的课程设计，我深刻地了解到自己的不足。一开始拿到题目的时候我还认为挺好写的，但等我真正开始去写的时候才知道无从下手。首先要用到哈夫曼编码，这是在课堂上讲过的，我也细看了书本上的哈夫曼算法，要补充书本上的算法不容易。我也上网查阅过了一些资料，有些是加密文件里的字符串，这些可以借鉴，但是我没打算用文件加密。最后，我也试着开始下手写代码，先构思算法的思想，再一步一步设计算法。

完成了代码后，我加深了对哈夫曼编码算法的了解，也重温了一边C++的一些知识应用，实践就是对知识最好的应用。不过在编写代码的过程中我遇到了很多问题，比如有些知识点我已经遗忘了，我就去翻找C++课本；又比如编译是没问题的，可是运行的时候没有得到我预期的效果，改来改去总是改不好。编写代码最重要的是细心，错写一个字母也会运行不了，以后我编写代码的时候还要更加细心。

不足：

因为时间关系我没有设置界面，所以界面看起来不美观，还有代码其实还是有错误的，虽然能运行，但是结果不理想，代码比较简单。根据这些不足，我以后会改进的。