问题描述：利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码（复原）。对于双工信道（即可以双向传输信息的信道），每端都需要一个完整的编/译码系统。试为这样的信息收发站写一个哈夫曼码的编/译码系统。 基本要求：一个完整的系统应具有以下功能： （1）I：初始化：从键盘读入字符集大小N，以及N个字符和N个权值，建立哈夫曼树，并将它保存在文件HFMTREE中。 （2）E：编码：利用已建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件HFMTREE中读入），对文件TOBETRAN中的正文进行编码，然后将结果存入文件CODEFILE中。 （3）D：译码：利用已建好的哈夫曼树将文件CODEFILE中的代码进行译码，结果存入文件TEXTFILE中。（1）用户界面可以设计为菜单方式：显示上述功能符号，再加上“Q”，表示退出系统运行QUIT。请用户键入一个选择功能符。此功能执行完毕后再显示此菜单，直至某次用户选择了“Q”为止。 （2）在程序的一次执行过程中，第一次执行I，D或E命令之后，哈夫曼树已经在内存了，不必再读入。每次执行中不一定执行I命令，因为HFMTREE可能早已建好。

以下是一个基于C语言的哈夫曼编/译码系统的实现，包括初始化、编码和译码三个功能： ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_N 100 typedef struct node { char ch; int freq; struct node *left, *right; } Node; typedef struct { char code[MAX_N]; int len; } Code; Node *build_tree(char *chars, int *freq, int n) { Node *nodes[MAX_N]; for (int i = 0; i < n; i++) { nodes[i] = (Node *)malloc(sizeof(Node)); nodes[i]->ch = chars[i]; nodes[i]->freq = freq[i]; nodes[i]->left = nodes[i]->right = NULL; } int m = n; while (m > 1) { int i1, i2; if (nodes[0]->freq < nodes[1]->freq) { i1 = 0; i2 = 1; } else { i1 = 1; i2 = 0; } for (int i = 2; i < m; i++) { if (nodes[i]->freq < nodes[i1]->freq) { i2 = i1; i1 = i; } else if (nodes[i]->freq < nodes[i2]->freq) { i2 = i; } } Node *new_node = (Node *)malloc(sizeof(Node)); new_node->ch = '\0'; new_node->freq = nodes[i1]->freq + nodes[i2]->freq; new_node->left = nodes[i1]; new_node->right = nodes[i2]; nodes[i1] = new_node; nodes[i2] = nodes[m - 1]; m--; } return nodes[0]; } void save_tree(Node *root, FILE *fp) { if (root->ch != '\0') { fputc('1', fp); fputc(root->ch, fp); } else { fputc('0', fp); save_tree(root->left, fp); save_tree(root->right, fp); } } Node *load_tree(FILE *fp) { int c = fgetc(fp); if (c == '1') { Node *node = (Node *)malloc(sizeof(Node)); node->ch = fgetc(fp); node->freq = 0; node->left = node->right = NULL; return node; } else { Node *node = (Node *)malloc(sizeof(Node)); node->ch = '\0'; node->freq = 0; node->left = load_tree(fp); node->right = load_tree(fp); return node; } } void traverse_tree(Node *root, Code *table, char *code, int len) { if (root->ch != '\0') { Code *c = &table[root->ch]; c->len = len; strcpy(c->code, code); } else { code[len] = '0'; traverse_tree(root->left, table, code, len + 1); code[len] = '1'; traverse_tree(root->right, table, code, len + 1); } } void encode(Node *root, Code *table, char *text, char *code) { int len = strlen(text); int pos = 0; for (int i = 0; i < len; i++) { Code *c = &table[text[i]]; for (int j = 0; j < c->len; j++) { code[pos++] = c->code[j]; } } code[pos] = '\0'; } void decode(Node *root, char *code, char *text) { int len = strlen(code); int pos = 0; Node *p = root; for (int i = 0; i < len; i++) { if (code[i] == '0') { p = p->left; } else { p = p->right; } if (p->ch != '\0') { text[pos++] = p->ch; p = root; } } text[pos] = '\0'; } int main() { int n; char chars[MAX_N]; int freq[MAX_N]; printf("Enter the size of character set: "); scanf("%d", &n); printf("Enter the characters and their frequencies:\n"); for (int i = 0; i < n; i++) { scanf(" %c %d", &chars[i], &freq[i]); } Node *root = build_tree(chars, freq, n); FILE *fp = fopen("HFMTREE", "w"); save_tree(root, fp); fclose(fp); Code table[256]; char code[MAX_N]; traverse_tree(root, table, code, 0); while (1) { printf("\nChoose a function:\n"); printf("I: Initialize\n"); printf("E: Encode\n"); printf("D: Decode\n"); printf("Q: Quit\n"); char cmd; scanf(" %c", &cmd); if (cmd == 'I') { fp = fopen("HFMTREE", "r"); root = load_tree(fp); fclose(fp); traverse_tree(root, table, code, 0); printf("Huffman tree loaded.\n"); } else if (cmd == 'E') { char text[MAX_N]; printf("Enter the text to be encoded: "); scanf("%s", text); encode(root, table, text, code); fp = fopen("CODEFILE", "w"); fprintf(fp, "%s", code); fclose(fp); printf("Encoded text saved in CODEFILE.\n"); } else if (cmd == 'D') { fp = fopen("CODEFILE", "r"); fgets(code, MAX_N, fp); fclose(fp); char text[MAX_N]; decode(root, code, text); fp = fopen("TEXTFILE", "w"); fprintf(fp, "%s", text); fclose(fp); printf("Decoded text saved in TEXTFILE.\n"); } else if (cmd == 'Q') { break; } else { printf("Invalid command.\n"); } } return 0; } ``` 在这个实现中，我们首先定义了一个结构体 `Node` 表示哈夫曼树的节点，其中 `ch` 表示字符，`freq` 表示该字符出现的频率，`left` 和 `right` 分别表示左子树和右子树。然后就是构建哈夫曼树的过程，我们根据给定的字符集和频率数组建立哈夫曼树，并将其保存到文件 `HFMTREE` 中。接着定义了一个结构体 `Code` 表示字符对应的编码，其中 `code` 表示编码序列，`len` 表示编码序列的长度。通过遍历哈夫曼树，我们可以得到每个字符对应的编码，并将其保存在一个编码表 `table` 中。最后就是编码和译码的过程，我们可以从文件中读入编码或文本，进行编码或译码，然后将结果保存到文件中。用户可以通过简单的菜单来选择进行初始化、编码、译码或退出操作。