信息论与编码实验报告

信息论与编码实验报告信息论与编码实验报告学院：计算机与通信工程学院专业：计算机科学与技术班级：计1203班学号：姓名：2014年12月29日实验一唯一可译码判别准则实验目的：1.进一步熟悉唯一可译码判别准则；2.掌握C语言字符串处理程序的设计和调试技术。

实验内容：1.已知：信源符号数和码字集合C；2.输入：任意的一个码，码字的个数和每个具体的码字在运行时从键盘输入；3.输出：判决（是唯一可译码/不是唯一可译码）；循环（若继续判决则输入1循环判决，否则输入0结束运行）。

实验原理：根据唯一可译码的判别方法，利用数据结构所学的知识，定义字符串数据类型并利用指针进行编程来实现算法。

算法：1、考察C 中所有的码字，若Wi是Wj的前缀，则将对应的后缀作为一个尾随后缀码放入集合Fi+1中；2、考察C和Fi俩个集合，若Wi ∈C是Wj ∈F的前缀或Wi ∈F是Wj∈C的前缀，则将相应的后缀作为尾随后缀码放入集合Fi+1中；3、F=∪Fi即为码C的尾随后缀集合；4、若F中出现了C中的元素，算法终止，返回假（C不是唯一可译码）；否则若F中没有出现新的元素，则返回真。

实验环境及实验文件存档名：1.实验环境：visual C++ 6.02.文件名：weiyikeyi.cpp实验结果及分析：1.源代码：#include<stdio.h>#include<string.h>char c[100][50];char f[300][50];int N,sum=0; //N为输入码字的个数，sum为尾随后缀集合中码字的个数int flag;//判断是否唯一可译标志位void patterson(char c[],char d[]) //检测尾随后缀{int i,j,k;for(i=0;;i++){if(c[i]=='\0'&&d[i]=='\0')//2字符串一样，跳出break;if(c[i]=='\0') //d比c长，将d的尾随后缀放入f中{for(j=i;d[j]!='\0';j++) f[sum][j-i]=d[j];f[sum][j-i]='\0';for(k=0;k<sum;k++){if(strcmp(f[sum],f[k])==0) //查看当前生成的尾随后缀在f集合中是否存在{sum--;break;}}sum++;break;}if(d[i]=='\0') //c比d长，将c的尾随后缀放入f中{for(j=i;c[j]!='\0';j++) f[sum][j-i]=c[j];f[sum][j-i]='\0';for(k=0;k<sum;k++){if(strcmp(f[sum],f[k])==0) //查看当前生成的尾随后缀在f集合中是否存在{sum--;break;}}sum++;break;}if(c[i]!=d[i])//字符不一样了也退出break;}}void yima(){int i,j;printf(" ********唯一可译码判别********\n");printf("请输入码字的个数:");//输入码得个数scanf("%d",&N);while(N>100){printf("输入码字个数过大，请输入小于100的数\n");printf("请输入码字的个数:");scanf("%d",&N);}flag=0;printf("请分别输入码字:\n");for(i=0;i<N;i++){scanf("%s",&c[i]);}for(i=0;i<N-1;i++)//判断如果码本身是否重复for(j=i+1;j<N;j++){if(strcmp(c[i],c[j])==0){flag=1;break;}}if(flag==1)//如果码本身有重复，就可以断定它不是唯一可译码{printf("这不是唯一可译码。

\n");}else{for(i=0;i<N-1;i++) //此处是根据原始编码生成的尾随后缀集合s[1]放入f中{for(j=i+1;j<N;j++){patterson(c[i],c[j]);}}for(i=0;;i++) //根据原始码与s[i]生成s[i+1]也放入f[i]{int s=0;for(j=0;j<N;j++)//判断s[i+1]中的字符串是否与s[i]中一样，重复的则不再添加{if(i==sum){ s=1;break;}elsepatterson(f[i],c[j]);}if(s==1)break;}for(i=0;i<sum;i++) //判断p里的字符串是否与s 中重复，重复则不是唯一的{for(j=0;j<N;j++){if(strcmp(f[i],c[j])==0){flag=1;break;}}}if(flag==1){printf("这不是唯一可译码！\n");}elseprintf("这是唯一可译码！\n");}}void main(){int flag=1;while(flag){yima();printf("是否继续判别？1/0\n");scanf("%d",&flag);}}2.运行结果（1）输入0,01,001时：（2）继续执行，输入1,01,10,1010（3）结束执行实验二霍夫曼编码实验目的：1.进一步熟悉Huffman编码过程；2.掌握C语言递归程序的设计和调试技术。

实验内容：1.输入：信源符号个数r、信源的概率分布P；2.输出：每个信源符号对应的Huffman编码的码字。

实验原理：1.将q个信源符合按概率大小递减排列;()()()ss qs≥≥ppp122.用“0,1”码符号分别代表概率最小的两个信源符号，并将这两个概率最小的信源符号合并成一个，从而得到只包含q-1个符号的新信源，称为缩减信源s；13.把缩减信源s的符号仍按概率大小递减次序排1列，再将其最后两个概率最小的信源符号分别用“0”和“1”码符号表示，并且合并成一个符号，；这样又形成了q-2个信源符号的缩减信源s24.依次继续下去，直至信源符号最后只剩下两个信源符号为止，将这最后两个信源符号分别用二元码符号“0”和“1”表示；5.然后从最后一级缩减信源开始，进行回溯，就得到各信源符号所对应的码符号序列，即对应的码字。

实验环境及实验文件存档名：1.实验环境：visual C++ 6.02.文件名：Huffman.cpp实验结果及分析：1.程序源代码：#include<stdio.h>#define N 50#define maxval 10000.0#define maxsize 100typedef struct{char ch;float weight;int lchild,rchild,parent;}hufmtree;typedef struct{char bits[N]; //位串int start; //编码在位串中的起始位置char ch; //字符}codetype;void huffman(hufmtree tree[]);//建立哈夫曼树void huffmancode(codetype code[],hufmtree tree[]);//根据哈夫曼树求出哈夫曼编码int n;int m;void main(){printf("输入信源符号个数\n");scanf("%d",&n);getchar();m = 2*n-1;printf(" *****霍夫曼哈夫曼编码*****\n");printf("总共有%d个字符\n",n);hufmtree tree[2*N-1];codetype code[N];int i,j;//循环变量huffman(tree);//建立哈夫曼树huffmancode(code,tree);//根据哈夫曼树求出哈夫曼编码printf("输出每个字符的哈夫曼编码\n");for(i=0;i<n;i++){printf("%c: ",code[i].ch);for(j=code[i].start;j<n;j++)printf("%c ",code[i].bits[j]);printf("\n");}}void huffman(hufmtree tree[])//建立哈夫曼树{int i,j,p1,p2;//p1,p2分别记住每次合并时权值最小和次小的两个根结点的下标float small1,small2,f;char c;for(i=0;i<m;i++) //初始化{tree[i].parent=0;tree[i].lchild=-1;tree[i].rchild=-1;tree[i].weight=0.0;}printf("依次读入前%d个结点的字符及权值(中间用空格隔开)\n",n);for(i=0;i<n;i++) //读入前n个结点的字符及权值{printf("输入第%d个字符为和权值",i+1); scanf("%c %f",&c,&f);getchar();tree[i].ch=c;tree[i].weight=f;}for(i=n;i<m;i++) //进行n-1次合并，产生n-1个新结点{p1=0;p2=0;small1=maxval;small2=maxval; //maxval 是float类型的最大值for(j=0;j<i;j++) //选出两个权值最小的根结点if(tree[j].parent==0)if(tree[j].weight<small1){small2=small1; //改变最小权、次小权及对应的位置small1=tree[j].weight;p2=p1;p1=j;}elseif(tree[j].weight<small2){small2=tree[j].weight; //改变次小权及位置p2=j;}tree[p1].parent=i;tree[p2].parent=i;tree[i].lchild=p1; //最小权根结点是新结点的左孩子tree[i].rchild=p2; //次小权根结点是新结点的右孩子tree[i].weight=tree[p1].weight+tree[p2].weight; }}//huffmanvoid huffmancode(codetype code[],hufmtree tree[])//根据哈夫曼树求出哈夫曼编码//codetype code[]为求出的哈夫曼编码//hufmtree tree[]为已知的哈夫曼树{int i,c,p;codetype cd; //缓冲变量for(i=0;i<n;i++){cd.start=n;cd.ch=tree[i].ch;c=i; //从叶结点出发向上回溯p=tree[i].parent; //tree[p]是tree[i]的双亲while(p!=0){cd.start--;if(tree[p].lchild==c)cd.bits[cd.start]='0'; //tree[i]是左子树，生成代码'0'elsecd.bits[cd.start]='1'; //tree[i]是右子树，生成代码'1'c=p;p=tree[p].parent;}code[i]=cd; //第i+1个字符的编码存入code[i]}}2.运行结果。