第8讲 海明码和滑动窗口机制
海明码原理
海明码原理
海明码原理是记录和传播信息的一种编码方式。
它是由早期的美国科学家珍妮海明创建的,用来满足信息处理领域中的一些需求。
它是一种线性反馈法,允许信息以高效的方式进行编码,以及由编码到译码。
海明码原理基于二进制编码,每一位由0和1两个数字组成。
这种代码可以被用来表示字母、数字和特殊字符,并可以用于传输数据和信息。
例如,单词“hello”可以用七个比特位编码:01101000 01100101 01101100 01101100 01101111。
通过海明码原理,可以将比特串转换成码字,也就是将比特串按照一定的顺序重新排列组合,使得字符或符号可以按照正确的顺序出现。
这种编码方式有很多优势,可以有效防止传输过程中信息的失真,使得接收端可以正确地接收信息。
在传输过程中,可以使用不同的信道,比如电子邮件、短信、函件等,将海明码传输到目的地。
为了保证信息的安全,海明码技术还可以结合加密技术,使信息在传输过程中不易被破解,从而保护信息的安全性。
海明码的发明对信息处理领域产生了重大影响,在计算机科学、信息技术、电子通讯和其他相关领域都有重要的作用。
现在,海明码被广泛应用在有线通讯、无线通讯、数据存储、数据处理等领域,它更加普及,使用范围也更广。
综上所述,海明码原理是一种线性反馈法,是一种基于二进制编
码的编码方式,可以有效地保护信息在传输过程中的安全性。
它已经逐步成为现代信息处理的标准,广泛应用于各个领域,从而极大地改进了人类的生活质量。
说明海明码校验的工作机制
说明海明码校验的工作机制海明码校验的工作机制。
海明码校验是一种常用的错误检测和纠正技术,它可以帮助我们在数据传输过程中检测和纠正错误,确保数据的完整性和准确性。
海明码校验是由美国数学家理查德·W·海明提出的,它利用了一些数学原理和算法来实现对数据的检验和纠正。
在本文中,我们将详细介绍海明码校验的工作机制,包括海明码的生成和校验过程,以及它的应用场景和优缺点。
海明码的生成过程。
海明码是一种特殊的纠错码,它可以通过一些简单的数学运算来生成。
海明码的生成过程包括以下几个步骤:1. 数据分组,首先,需要将要传输的数据分成若干个数据块,每个数据块包含若干个比特(0或1)。
2. 添加校验位,对于每个数据块,需要添加一些校验位来实现错误检测和纠正。
校验位的数量取决于数据块的大小和需要实现的纠错能力。
3. 计算校验位,校验位的计算是通过一些数学运算来实现的,通常是利用异或操作和位移操作来计算。
校验位的值是通过对数据块中的比特进行运算得到的。
4. 合并数据块,将数据块和对应的校验位合并成一个完整的海明码。
海明码的校验过程。
一旦生成了海明码,就可以在数据传输过程中使用它来进行校验。
海明码的校验过程包括以下几个步骤:1. 数据传输,将生成的海明码发送给接收方进行数据传输。
2. 接收数据,接收方接收到海明码后,需要对其进行解码,得到原始的数据块和校验位。
3. 计算校验位,接收方利用接收到的海明码中的数据块和校验位,重新计算校验位的值。
4. 检测错误,接收方将重新计算得到的校验位和接收到的校验位进行比较,如果两者不一致,则说明数据传输过程中出现了错误。
5. 纠正错误,如果检测到错误,接收方可以利用海明码中的校验位来纠正错误,通常是通过一些数学运算来实现的。
海明码的应用场景。
海明码校验在计算机网络、通信系统、存储系统等领域都有广泛的应用。
它可以帮助我们在数据传输过程中检测和纠正错误,确保数据的完整性和准确性。
滑动窗口算法原理
滑动窗口算法是一种常用的算法技术,用于处理连续子数组或子序列的问题。
其基本原理是通过维护一个固定大小的窗口,来处理连续数据流或数组中的子序列。
下面是滑动窗口算法的基本原理:
初始化窗口大小和起始位置:
设置窗口的大小,即所需的连续子序列的长度。
确定起始位置,通常为数组或数据流的开头。
移动窗口:
将窗口从起始位置开始滑动,每次滑动一个位置。
处理当前窗口:
在每个窗口位置,执行特定的操作或处理。
这可能涉及计算子序列的和、平均值、最大值、最小值等,或者进行其他特定的逻辑操作。
更新结果:
根据当前窗口的处理结果,更新所需的输出或结果。
调整窗口大小:
根据问题要求和具体情况,可能需要调整窗口的大小。
例如,在找到满足特定条件的子序列后,可以调整窗口大小以寻找下一个符合条件的子序列。
继续滑动窗口:
重复步骤2至步骤5,直到窗口滑动到数据流或数组的末尾。
滑动窗口算法的优点是它可以在线性时间内解决问题,并且可以减少不必要的计算,因为它只处理每个元素一次。
它在解决连续子数组求和、找到最长连续子串等问题中非常有用。
滑动窗口协议工作原理
滑动窗口协议工作原理
滑动窗口协议是一种数据传输协议。
它的工作原理如下:
1. 发送端将待发送的数据分成固定大小的数据段,并将它们按序发送给接收端。
2. 发送端会为每个数据段分配一个序列号,序列号用于指示数据段的顺序。
3. 发送端设定一个发送窗口的大小,发送窗口是发送端可以连续发送并等待确认的数据段的范围。
4. 发送端首先将发送窗口的数据段发送给接收端,并开始计时。
5. 接收端收到数据段后,将发送一个确认消息给发送端,确认消息包含接收到的数据段的序列号。
6. 发送端收到确认消息后,将确认的数据段移出发送窗口,并将窗口向前滑动,进入下一个可以发送的数据段。
7. 如果发送端没有收到确认消息,在超时时间内,会重新发送发送窗口内的数据段。
8. 接收端将接收到的数据缓存起来,并按序提交给应用层。
9. 发送端和接收端通过重复步骤1-8来传输所有的数据段,直
到所有数据传输完成。
通过使用滑动窗口,发送端可以连续发送多个数据段,并且在发送窗口内可以等待确认消息,从而提高了数据传输的效率。
同时,滑动窗口协议还具有自动重传和流量控制的功能,在网络中的传输过程中可以保证数据的可靠性和稳定性。
tcp滑动窗口机制原理
tcp滑动窗口机制原理
TCP滑动窗口机制是TCP(传输控制协议)的一种流量控制机制,它是由网络中两台计算机之间通过滑动窗口来协商发送数据包的大小、顺序和速度。
滑动窗口机制能够保证发送端不发生缓冲区溢出或者流量拥塞,从而确保数据正常传输,提高了网络性能。
TCP滑动窗口机制的基本原理是,当发送端发送数据时,它会向接收端发送一个滑动窗口,滑动窗口是一个可变大小的数字,表示发送端可以向接收端发送多少数据。
当接收端接收到数据时,它会给出一个新的滑动窗口,表示它可以接收多少数据。
每次滑动窗口都是在发送端和接收端之间共同协商的,发送端会根据接收端发来的滑动窗口来调整其发送数据的大小和速度,以便符合接收端的要求。
如果发送端发送的数据量超过接收端的滑动窗口大小,那么接收端将会拒绝发送端发送的数据,从而避免发生缓冲区溢出或者流量拥塞。
滑动窗口机制的优点是它可以根据网络的状态自动调整发送数据的大小、顺序和速度,从而有效地避免了缓冲区溢出和流量拥塞,确保了数据正常传输,提高了网络性能。
另外,滑动窗口机制还可以让网络中的两台计算机之间相互协商,从而使得网络中的数据传输变得更加有效。
比如,如果接收端发现网络情况不好,它可以给出一个较小的滑动窗口,以减少发送端发送数据的大小,从而减少网络的拥塞。
总之,TCP滑动窗口机制是一种非常有效的流量控制机制,它可以自动调整发送端发送数据的大小、顺序和速度,从而确保数据正常传输,提高网络性能,并且可以减少网络拥塞。
滑动窗口的工作原理
滑动窗口的工作原理滑动窗口(Sliding Window)是一种常用的算法技巧,用于解决多种问题,如字符串匹配、子数组/子串等的问题。
它的工作原理是通过维护一个动态大小的窗口,在数据结构中滑动该窗口,以求解问题。
1.初始化窗口:设置两个指针,即左指针l和右指针r,并将它们都指向序列的起始位置。
开始时,窗口的大小是0。
2.扩展窗口:右指针不断向右侧移动,并根据题目要求扩大窗口的大小。
可以是逐个元素地移动右指针,或者跳跃性地移动右指针。
在每次扩展窗口之后,需要检查窗口是否满足题目给定的条件。
3.判断条件:在每次扩展窗口之后,需要判断当前窗口是否满足题目给定的条件。
可以是统计窗口中的元素个数、求和、求平均值等。
如果窗口满足条件,则进入下一步;如果不满足条件,则缩小窗口。
4.缩小窗口:如果窗口不满足条件,需要缩小窗口的大小。
左指针向右侧移动,即缩小窗口的大小。
在缩小窗口的同时,需要更新窗口内的数据和统计值,以保持数据的正确性。
5.更新最优解:如果窗口满足题目给定的条件,需要更新最优解。
最优解可以是最短子串、最长子序列、最大值、最小值等,根据题目具体要求而定。
在更新最优解之后,可以继续扩展窗口或者缩小窗口,以便继续寻找更优的解。
6.终止条件:重复上述步骤,直到右指针移动到序列的末尾,或者满足题目给定的终止条件。
在满足终止条件后,可以返回最终结果或者统计信息。
滑动窗口算法的时间复杂度通常为O(n),其中n为序列的长度。
由于指针只遍历一遍,因此滑动窗口算法的时间复杂度是线性的。
滑动窗口算法的应用场景非常广泛,主要用于解决字符串匹配、子数组/子串等问题。
例如,可以用滑动窗口算法解决的问题包括最小覆盖子串、最长无重复字符子串、字符串排列等。
总的来说,滑动窗口是一种非常实用的算法技巧,通过维护一个动态变化的窗口,可以有效地解决多种问题。
通过合理地选择窗口的扩展和缩小方式,以及对窗口内部数据的处理和更新,可以高效地求解问题,同时保持时间复杂度较低。
java滑动窗口实现原理
java滑动窗口实现原理滑动窗口是一种常见的算法思想,可以用于解决一些字符串或数组相关的问题。
它的原理是通过维护一个窗口,该窗口在字符串或数组上滑动,以实现特定的功能。
滑动窗口的实现原理是通过定义两个指针,分别指向窗口的左右边界。
初始情况下,左指针和右指针都指向窗口的起始位置,然后右指针向右移动,直到满足某个条件为止。
一旦满足条件,就可以对窗口内的元素进行一些操作,比如统计、计算等。
然后,左指针向右移动,缩小窗口的大小,继续判断是否满足条件。
如此反复,直到右指针到达字符串或数组的末尾。
滑动窗口的应用非常广泛,比如求解字符串中的最长子串、最小覆盖子串等问题。
下面以求解字符串中的最长无重复字符子串为例,说明滑动窗口的具体实现过程。
定义两个指针start和end,分别表示窗口的左右边界。
初始情况下,start和end都指向字符串的起始位置。
然后,end指针向右移动,直到遇到重复字符或到达字符串的末尾为止。
在移动过程中,使用一个HashSet来记录窗口内的字符,以便判断是否有重复字符。
一旦遇到重复字符,就可以更新最长无重复字符子串的长度,并将start指针移动到重复字符的下一个位置。
接着,继续移动end指针,重复上述过程,直到end指针到达字符串的末尾。
具体的实现代码如下所示:```javapublic int lengthOfLongestSubstring(String s) {int n = s.length(); // 字符串的长度Set<Character> set = new HashSet<>(); // 用于记录窗口内的字符int ans = 0, i = 0, j = 0; // ans表示最长无重复字符子串的长度,i和j分别表示窗口的左右边界while (i < n && j < n) {if (!set.contains(s.charAt(j))) {set.add(s.charAt(j++));ans = Math.max(ans, j - i); // 更新最长无重复字符子串的长度} else {set.remove(s.charAt(i++));}}return ans;}```上述代码中,使用了HashSet来记录窗口内的字符,以便判断是否有重复字符。
滑动窗口工作原理
滑动窗口工作原理
滑动窗口是一种常用的算法技巧,可以用来解决一些字符串或数组相关的问题。
它的基本思想是在一个固定大小的窗口内,通过滑动窗口的方式来处理数据。
具体的工作原理如下:
1. 初始化滑动窗口的大小,并将窗口应用于数据的初始部分。
窗口通常由一个起始位置和一个结束位置来表示。
2. 分析窗口内的数据,对其进行处理或计算。
可以使用此数据来解决问题或获取所需的结果。
3. 移动窗口,即将窗口向右滑动或向左滑动,以便处理下一个数据部分。
滑动窗口的移动通常是通过调整窗口的起始位置和结束位置来完成的。
4. 重复步骤2和步骤3,直到窗口滑动到数据的末尾。
滑动窗口的关键点是确定窗口的大小和如何移动窗口。
在实际应用中,可以根据具体问题的要求来确定窗口的大小。
窗口的移动步长也可以根据需要进行调整,例如在某些问题中要求窗口连续滑动,而在其他问题中可能需要窗口间隔滑动。
通过滑动窗口,我们可以有效地处理一些需要对数据进行连续或局部计算的问题,例如求解最大值、最小值、平均值,或者在字符串中查找满足某种条件的子串。
它可以将原本需要遍历
整个数据的复杂度优化为线性的复杂度,从而提高算法的效率。
总的来说,滑动窗口是一种高效的算法技巧,可以用于处理字符串或数组相关的问题,在实践中被广泛应用。
滑动窗口技术名词解释
滑动窗口技术名词解释滑动窗口技术,听上去好像是个高大上的东西,但其实就像是在日常生活中找东西那么简单。
想象一下,你在大街上走,突然发现路边有个小摊,卖着香喷喷的烤串。
你想吃,却又不想停下脚步,怎么办?这时候,你就可以用“滑动窗口”的思路。
就像把眼睛“滑动”过去,快速抓住想要的东西。
这个技术的核心就是在一个固定大小的窗口内,灵活地移动,通过不断地更新数据,找到你真正需要的信息。
无论是在处理数据流,还是分析数组,滑动窗口总能帮你迅速抓住重点,避免了无谓的浪费。
举个简单的例子,假设你正在研究一个数列,想找出某个子数组的和,听起来是不是有点儿复杂?但如果你用滑动窗口的方式,只要固定一个窗口大小,然后在这个范围内来回滑动,就能快速计算出和。
就像在厨房里,做饭的时候不停地试味道,慢慢调整,最终调出最佳的味道。
滑动窗口让你的操作更高效,能在时间上节省不少。
想象一下,如果没有这个技术,你就得一个一个数,简直比上山打猎还累。
这就像是放风筝。
你得抓住风的方向,才能让风筝飞得又高又稳。
滑动窗口的作用就是让你把注意力集中在关键部分,避免在无关紧要的地方浪费时间和精力。
假设你在看电影,总是被旁边的手机和人打扰,结果根本没法好好享受剧情。
用滑动窗口的方法,就像把注意力“聚焦”到屏幕上,慢慢深入剧情,感受每一个情感波动,最终才能体会到电影的魅力。
滑动窗口还可以用在网络流量监控上。
网络数据就像高速公路上的车流,车流量大时,你需要时刻监控每个路口,防止拥堵。
通过滑动窗口技术,你可以在每个时间段内,快速查看流量情况,提前采取措施,避免“堵车”。
想想如果没有这项技术,恐怕数据就像漫天飞舞的雪花,根本无从下手。
滑动窗口的出现就像是给你装上了导航仪,让你在复杂的网络中轻松前行。
滑动窗口也不是万能的,它有自己的局限性。
比如在处理极大数据时,如果窗口大小选择不当,就可能出现效率低下的问题。
这就像我们去逛商场,走太快可能错过好东西,走太慢又容易累。
滑动窗口算法基本原理
滑动窗口算法基本原理滑动窗口算法,这个名字听上去有点高深,其实就像你在超市里推着购物车,一边逛一边把需要的东西放进去,简单得不要不要的。
想象一下,你走进超市,目标是买到一个完整的购物清单。
你在每个货架前停下,看看是不是需要的东西,然后把它们放进车里。
可问题来了,车子装得太满了,推着真是累。
于是你开始思考,如何合理地选择,才能让购物车既不满到倾倒,又能装下你所有想要的东西。
这个时候,你就是在使用滑动窗口算法。
这个算法可不仅仅是在超市里使用,其实它在计算机科学里大显身手,处理数据的时候也能发挥奇效。
比如说,想要找出一个字符串里的所有子串,特别是那些有特殊性质的子串。
通常这种事情挺麻烦,脑袋里得过一遍又一遍,结果很可能让你晕头转向。
可是,滑动窗口算法就像你的好朋友,轻轻一推,让你少走很多弯路。
你只需要不断调整你的“窗口”,在字符串上滑来滑去,轻松就能找到你想要的结果。
说到这里,咱们再来细说一下,什么是“窗口”。
在滑动窗口算法中,窗口其实就是一段范围,比如在字符串中,它可以是一个字符到另一个字符的距离。
你想找的东西就在这个范围内。
想象一下你在看电影,镜头一移动,你就能看到不同的场景。
这个窗口可以大可以小,完全取决于你想要的结果。
你也可以把它当成一扇窗,往外看,只不过窗外的景色是数据。
你从这一边看过去,发现那一边的美好,回过头来,你会觉得这也太神奇了!咱们聊聊这个算法的使用场景。
无论是字符串处理、数组求和,还是更复杂的动态规划问题,滑动窗口都能派上用场。
想象一下,你在处理一串数据,想找出其中的最大值或最小值,脑子里转了无数个圈,结果就是一团糟。
这个时候,滑动窗口就像你的超能力,能够迅速找到那道闪亮的光。
比如,你有一串数字,想找出其中和最大的连续子数组,滑动窗口来帮忙,直接调整窗口的大小,问题就迎刃而解。
使用滑动窗口算法时,也得注意不要用力过猛。
适当的控制窗口大小很重要,不然就容易出现“过犹不及”的情况。
比方说,你把窗口开得太大,结果啥都看不清楚;反之,如果窗口太小,可能就会漏掉一些关键的信息。
滑动窗口算法
滑动窗口算法
今天在看USSD相关的资料,对网络传输部分的信息进行了回顾,忍不住又看了一遍通信中用的非常多的滑动窗口算法。
滑动窗口算法主要是用来解决系统间通信的时候的流量拥塞及控制问题,一个好的实现既可以提高网络通信的数据流量,同时又能提高通信质量和解决拥塞控制问题。
简要描述一下该算法:
1、将需要传递的信息编码为一个有序的帧序列;
2、发送方设置一个滑动窗口(缓冲区),该窗口大小为最大发送帧数(N)。
该缓冲区采用先进先出队列机制,首先发送N帧信息,每帧都有一个定时器,当超时还没有收到接收方的应答帧时,则重发该帧;
3、接收方设置一接收队列,对接收到的每帧入队列。
如果该帧是编号最小的帧,则发送该帧收到的应答帧给发送方;
4、发送方如果收到接收方的某帧的应答消息,则判断,如果是队列的第一个帧,则该帧出列。
队列空出一位,再发送一帧,否则记录其为可出列标记。
利用滑动窗口算法原理,可以保证一堆数据在有序发送的情况下,顺利的达到接收方。
通过对滑动窗口算法原理的分析,可以将该算法应用在如下场景:A系统需要给B系统发送大量的资料,这些资料需要拆分为M次才能发送完成,考虑到网络流量问题,不能一次性的就全部把M个数据块发送给B系统。
较好的处理方式是设置符合网络流量大小的值N,做为A系统一次发送的数据块个数。
N作为滑动窗口的长度。
采用滑动窗口算法来完成A、B系统的数。
滑动窗口算法原理
滑动窗口算法原理滑动窗口算法是一种解决数组或字符串相关问题的算法。
它通过定义一个固定长度的窗口,在数组或字符串上滑动窗口,以便查找满足特定条件的子数组或子字符串。
在滑动窗口算法中,窗口通常是一个固定大小的子数组或子字符串。
窗口的大小根据问题的要求确定。
算法的核心思想是通过移动窗口的起始位置和结束位置,来改变窗口中元素的组成,以满足特定的条件。
下面以滑动窗口算法在数组中查找连续子数组的和等于目标值的问题为例来说明算法的原理。
假设给定一个数组nums和一个目标值target,我们要找到数组中连续子数组的和等于目标值的窗口。
我们定义两个变量start和end来表示窗口的起始位置和结束位置。
初始窗口的大小为0,即窗口内没有元素。
接下来,我们通过调整窗口的起始位置和结束位置来滑动窗口。
如果窗口内的元素和等于目标值target,那么我们找到了一个满足条件的子数组;如果窗口内的元素和小于目标值target,那么我们需要增大窗口的大小,以便找到更多的元素;如果窗口内的元素和大于目标值target,那么我们需要减小窗口的大小,以便找到更接近目标值的元素。
具体的滑动过程如下:1.初始化start和end为0,窗口内元素和sum为0。
2.如果sum等于target,找到一个满足条件的子数组,将其添加到结果集中。
3.如果sum小于target,增加end,将nums[end]加入窗口内,更新sum。
4.如果sum大于target,增加start,将窗口的第一个元素nums[start]移出窗口,更新sum。
5.重复步骤2至4,直到end达到数组的末尾。
通过以上步骤,我们可以找到数组中所有满足条件的子数组。
滑动窗口算法的时间复杂度为O(n),其中n是数组或字符串的长度。
这是因为算法在数组或字符串上只进行一次遍历。
同时,滑动窗口算法的空间复杂度为O(1),因为它只需要常数级别的额外空间。
除了在数组中查找子数组的和等于目标值的问题中,滑动窗口算法还可以应用于其他一些问题,例如在数组中找到满足条件的最小或最大子数组,或者在字符串中找到满足条件的最短或最长子串。
什么是滑动窗口滑动窗口的机制
什么是滑动窗口滑动窗口的机制滑动窗口概念不仅存在于数据链路层,也存在于传输层,两者有不同的协议,但基本原理是相近的。
那么你对滑动窗口了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是滑动窗口的内容,希望大家喜欢!滑动窗口的概念滑动窗口(Sliding window)是一种流量控制技术。
早期的网络通信中,通信双方不会考虑网络的拥挤情况直接发送数据。
由于大家不知道网络拥塞状况,同时发送数据,导致中间节点阻塞掉包,谁也发不了数据,所以就有了滑动窗口机制来解决此问题。
参见滑动窗口如何根据网络拥塞发送数据仿真视频。
图片是一个滑动窗口的实例:滑动窗口协议是用来改善吞吐量的一种技术,即容许发送方在接收任何应答之前传送附加的包。
接收方告诉发送方在某一时刻能送多少包(称窗口尺寸)。
TCP中采用滑动窗口来进行传输控制,滑动窗口的大小意味着接收方还有多大的缓冲区可以用于接收数据。
发送方可以通过滑动窗口的大小来确定应该发送多少字节的数据。
当滑动窗口为0时,发送方一般不能再发送数据报,但有两种情况除外,一种情况是可以发送紧急数据,例如,允许用户终止在远端机上的运行进程。
另一种情况是发送方可以发送一个1字节的数据报来通知接收方重新声明它希望接收的下一字节及发送方的滑动窗口大小。
滑动窗口的机制滑动窗口协议的基本原理就是在任意时刻,发送方都维持了一个连续的允许发送的帧的序号,称为发送窗口;同时,接收方也维持了一个连续的允许接收的帧的序号,称为接收窗口。
发送窗口和接收窗口的序号的上下界不一定要一样,甚至大小也可以不同。
不同的滑动窗口协议窗口大小一般不同。
发送方窗口内的序列号代表了那些已经被发送,但是还没有被确认的帧,或者是那些可以被发送的帧。
下面举例说明,假设发送窗口尺寸为2,接收窗口尺寸为1:分析:①初始态,发送方没有帧发出,发送窗口前后沿相重合。
接收方0号窗口打开,等待接收0号帧;②发送方打开0号窗口,表示已发出0帧但尚确认返回信息。
此时接收窗口状态不变;③发送方打开0、1号窗口,表示0、1号帧均在等待确认之列。
滑动窗口算法基本原理与实践
滑动窗⼝算法基本原理与实践学过计算机⽹络的同学,都知道滑动窗⼝协议(Sliding Window Protocol),该协议是的⼀种应⽤,⽤于⽹络数据传输时的流量控制,以避免拥塞的发⽣。
该协议允许发送⽅在停⽌并等待确认前发送多个数据分组。
由于发送⽅不必每发⼀个分组就停下来等待确认。
因此该协议可以加速数据的传输,提⾼⽹络吞吐量。
滑动窗⼝算法其实和这个是⼀样的,只是⽤的地⽅场景不⼀样,可以根据需要调整窗⼝的⼤⼩,有时也可以是固定窗⼝⼤⼩。
滑动窗⼝算法(Sliding Window Algorithm)Sliding window algorithm is used to perform required operation on specific window size of given large buffer or array.滑动窗⼝算法是在给定特定窗⼝⼤⼩的数组或字符串上执⾏要求的操作。
This technique shows how a nested for loop in few problems can be converted to single for loop and hence reducing the timecomplexity.该技术可以将⼀部分问题中的嵌套循环转变为⼀个单循环,因此它可以减少时间复杂度。
简⽽⾔之,滑动窗⼝算法在⼀个特定⼤⼩的字符串或数组上进⾏操作,⽽不在整个字符串和数组上操作,这样就降低了问题的复杂度,从⽽也达到降低了循环的嵌套深度。
其实这⾥就可以看出来滑动窗⼝主要应⽤在数组和字符串上。
基本⽰例如下图所⽰,设定滑动窗⼝(window)⼤⼩为 3,当滑动窗⼝每次划过数组时,计算当前滑动窗⼝中元素的和,得到结果 res。
可以⽤来解决⼀些查找满⾜⼀定条件的连续区间的性质(长度等)的问题。
由于区间连续,因此当区间发⽣变化时,可以通过旧有的计算结果对搜索空间进⾏剪枝,这样便减少了重复计算,降低了时间复杂度。
滑动窗口协议的工作原理
滑动窗口协议的工作原理滑动窗口协议是计算机网络中常用的一种数据传输机制,它可以有效地保证数据传输的可靠性和效率。
其工作原理主要是通过动态调整发送窗口的大小,使得发送方和接收方之间始终保持一定的通信能力,从而实现数据传输的稳定和高效。
具体来讲,滑动窗口协议的工作过程可以分为三个阶段:建立连接、传输数据和关闭连接。
在建立连接阶段,发送方和接收方之间会进行一系列的握手操作,以确认彼此的身份和通信能力,并通过传输控制协议(TCP)协议建立可靠的连接。
在传输数据阶段,发送方将数据按照一定大小划分为多个数据包,并按照一定的顺序依次发送,接收方则按照相同的顺序接收和确认收到的数据包,并通知发送方可以继续发送下一个数据包。
为了保证数据传输的可靠性,发送方还需要定期向接收方发送确认信号,以确保接收方已经成功接收到了数据包。
在关闭连接阶段,发送方和接收方会进行类似于握手的操作,以确认彼此的意愿,并关闭连接以释放网络资源。
在滑动窗口协议中,最为重要的是发送窗口和接收窗口的动态调整。
发送窗口是指发送方可以连续发送的数据包的数量,而接收窗口是指接收方可以接收的数据包的数量。
在正常情况下,发送窗口和接收窗口的大小应该相等,以确保发送方和接收方之间始终保持一定的通信能力。
当数据传输过程中出现网络拥堵的情况时,发送窗口可以动态减小以降低数据在网络中的传输量,而接收窗口可以动态扩大以提高对数据的接收能力,从而保证数据传输的稳定和高效。
总的来说,滑动窗口协议是一种高效可靠的数据传输机制,在计算机网络中得到广泛应用。
它通过动态调整发送窗口和接收窗口的大小,保证了数据传输的可靠性和效率,为网络通信提供了强有力的支持和保障。
同时,在实际应用中,还需要结合其他的优化技术和网络协议,进一步提高数据传输的速度和质量。
滑动窗口算法原理
滑动窗口算法原理滑动窗口算法(Sliding Window Algorithm)是一种用于解决字符串(或数组)问题的算法。
它通过使用一个固定长度的窗口,在字符串上滑动并保持窗口的大小不变,来寻找满足特定条件的子串(或子数组)。
滑动窗口算法的基本思想是通过两个指针,一个左指针和一个右指针,在给定字符串上移动这两个指针以定位子串。
右指针用于扩展窗口,而左指针用于收缩窗口。
通过不断的移动左右指针,可以在字符串上依次扫描每个可能的子串。
1. 找到满足特定条件的最小子串(Minimum Window Substring)。
2. 找到满足特定条件的最长子串(Longest Substring Without Repeating Characters)。
3. 找到满足特定条件的数组中的最长子数组(Maximum SumSubarray of Size K)。
下面详细解释滑动窗口算法的原理和步骤:1. 定义两个指针,即左指针(left)和右指针(right)。
初始时,左指针指向子串的起始位置,右指针指向子串的结束位置。
2.向右移动右指针,扩展窗口,直到满足特定条件为止。
在扩展窗口的过程中,可以更新一些数据结构来保存所需的信息,比如字符频率的哈希表。
3.当窗口满足特定条件时,开始收缩窗口,即向右移动左指针。
同时,更新所需的信息。
4.在收缩窗口的过程中,不断更新最优解。
如果当前窗口满足最优条件,可以更新最优解。
5.重复步骤2到步骤4,直到右指针到达字符串的末尾。
举个例子来说明滑动窗口算法的应用:问题:给定一个字符串s和一个目标字符串t,在字符串s中找到包含t所有字符的最短子串。
示例输入:s="ADOBECODEBANC",t="ABC"示例输出:"BANC"首先,我们可以使用一个哈希表来记录目标字符串t中每个字符的频率。
然后使用两个指针left和right来定义一个窗口,初始时left和right都指向字符串s的第一个位置。
滑动窗口算法原理
1. 滑动窗口算法--------------------------------------------------------------------------------滑动窗口算法工作过程如下。
首先,发送方为每1帧赋一个序号(sequence number),记作S e q N u m 。
现在,让我们忽略S e q N u m是由有限大小的头部字段实现的事实,而假设它能无限增大。
发送方维护3个变量:发送窗口大小(send window size),记作S W S ,给出发送方能够发送但未确认的帧数的上界;L A R 表示最近收到的确认帧(last acknowledgement re c e i v e d)的序号;L F S 表示最近发送的帧(last frame sent)的序号,发送方还维持如下的不变式:LAR-LFR≤RWS当一个确认到达时,发送方向右移动L A R,从而允许发送方发送另一帧。
同时,发送方为所发的每个帧设置一个定时器,如果定时器在A C K到达之前超时,则重发此帧。
注意:发送方必须存储最多S W S个帧,因为在它们得到确认之前必须准备重发。
接收方维护下面3个变量:接收窗口大小(receive window size),记为RW S,给出接收方所能接收的无序帧数目的上界;L A F表示可接收帧(l a rgest acceptable frame)的序号;L F R表示最近收到的帧(last frame re c e i v e d)的序号。
接收方也维持如下不变式:LFS-LAR≤SWS当一个具有顺序号S e q N u m的帧到达时,接收方采取如下行动:如果S e q N u m≤L F R 或S e q N u m > L A F,那么帧不在接收窗口内,于是被丢弃;如果L F R<Se q N u m≤L A F,那么帧在接收窗口内,于是被接收。
现在接收方需要决定是否发送一个A C K。
tcp滑动窗口机制原理
tcp滑动窗口机制原理TCP滑动窗口机制原理。
TCP(Transmission Control Protocol)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,它为应用层提供可靠的数据传输服务。
在TCP协议中,滑动窗口机制是一种重要的流量控制机制,它能够有效地提高网络传输的效率和可靠性。
滑动窗口机制是指发送方和接收方通过动态调整窗口大小来控制数据流量的一种机制。
在TCP连接中,发送方和接收方各自维护一个窗口,用来控制数据的发送和接收。
发送方的窗口大小取决于接收方的窗口大小和网络的拥塞情况,发送方只能发送窗口范围内的数据,而接收方则根据自身处理能力和缓存大小确定窗口大小,控制发送方的发送速度。
滑动窗口机制的原理如下,当发送方发送数据时,如果接收方的窗口大小为0,发送方将停止发送数据;当接收方准备好接收数据时,它会通知发送方它的窗口大小,发送方会根据接收方的窗口大小和网络状况来确定发送数据的大小和速度。
如果网络拥塞,接收方的窗口大小会减小,发送方需要相应地调整发送速度;如果网络畅通,接收方的窗口大小会增大,发送方也会相应地提高发送速度。
这样,通过动态调整窗口大小,滑动窗口机制能够实现网络传输的流量控制,提高网络的利用率和可靠性。
滑动窗口机制的优点在于它能够根据网络状况动态调整数据的发送速度,避免了网络拥塞和数据丢失的问题。
同时,滑动窗口机制还能够充分利用网络带宽,提高网络传输的效率。
另外,滑动窗口机制还能够保证数据的有序传输,确保数据的完整性和可靠性。
总之,TCP滑动窗口机制是一种重要的流量控制机制,它能够有效地提高网络传输的效率和可靠性。
通过动态调整窗口大小,滑动窗口机制能够根据网络状况实现流量控制,避免网络拥塞和数据丢失的问题。
因此,了解和掌握滑动窗口机制的原理对于理解TCP协议和网络通信具有重要意义。
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编码系统中,任意两个码字的最小码距就是该编 码系统的码距
海明码
系统码距为1 信息 a0 a1 a2 序号 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 信息 序号 0 1 2 3 4 5 a0 0 1 1 0 1 0 0 系统码距为2 a1 0 0 0 0 1 1 1 a2 0 0 1 1 0 0 1 a3 0 1 0 1 0 1 0
重传时间的作用是:数据帧发送完毕后若经过了这样
长的时间还没有收到确认帧,就重传这个数据帧。
为方便起见,我们设重传时间为
tout = tp + tpr+ ta + tp + tpr
设上式右端的处理时间 tpr 和确认帧的发送时间 ta 都远
小于传播时延 tp,因此可将重传时间取为两倍的传播时 延,即tout = 2tp
第8讲 海明码和流量控制协议
海明码 流量控制
非受限协议 停-等协议
退后N帧协议
选择性重传协议
海明码
码字(codeword):一个帧包括m个数据位,r个 校验位,n = m + r,则此n比特单元称为n位码字
海明距离(Hamming distance):两个码字之间 不同的比特位数目
N 确认帧到达 Y 返回应答 确认帧
协议算法
在发送结点: (1) 从主机取一个数据帧。
(2) 将数据帧送到数据链路层的发送缓存。
(3) 将发送缓存中的数据帧发送出去。
(4) 等待。
(5) 若收到由接收结点发过来的确认信息(此信息的格 式与内容可由双方事先商定好),则从主机取一个新 的数据帧,然后转到(2)。
种将确认帧暂时延迟,以便与下一个数据帧共同发送的技术
被称为捎带确认
捎带确认带来的新问题
为了捎带一个确认,应该等待多长的时间
2.3 滑动窗口协议
每个数据帧携带一个序列号,范围从0~2n-1
海明距离与纠错性能
如果两个码字的海明距离为d,则需要d个单比特错就可 以把一个码字转换成另一个码字
为了检查d个错,需要使用海明距离为 d + 1 的编码
为了纠正d个错,需要使用海明距离为 2d + 1 的编码
海明码
设计纠错码
要求:纠正单比特错(m个信息位,r个校验位) 对2m个合法码字中任何一个,有n个与其距离为1的非 法码字,因此有:(n + 1) 2m 2n 利用 n = m + r,得到 (m + r + 1) 2r 给定m,利用该式可以得出校正单比特误码的校验位数 目的下界
海 明 监 督 关 系 式
海明码
海明码工作过程1
每个码字到来后,接收方计算海明监督关系式是否
全部等于0,如果是,则证明接收数据无误;否,
则证明数据出错
出错的位数可以根据海明监督关系式推出,由 sn…s2s1组成的值等于出错的位数
海明码
海明码工作过程2
每个码字到来前,接收方计数器清零
接收方检查每个校验位k (k = 1, 2, 4 …)的奇偶值是
海明码
使用海明码纠正突发错误
可采用k个码字(n = m + r)组成 k n 矩阵, 按列发送,接收方恢复成 k n 矩阵
kr个校验位,km个数据位,可纠正最多为k 个的突发性连续比特错
1 2 3 4 5 6 1 1 2 2 4 4
7 8 9 10 11 1 1 1 2 2 2 4 8 8 8
R3
网络层 链路层
运输层
网络层 链路层 物理层
物理层
物理层
物理层
物理层
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1 电话网 H1 应用层
路由器 R1
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3 局域网
主机 H2
仅从数据链路层观察帧的流动
R1
网络层 链路层
H2 应用层
运输层
网络层 链路层
R2
海明码
有效信息位数m与校验位数r的关系
有效信息位数 m 1~4 5~11 校验位数 r 3 4
12~26
27~57
5
6
58~120
7
海明码基本思想
将r位校验位分成r组,采用奇偶校验的方式产生r位检错信息, 这些检错信息能指示出传输信息中哪一位发生了错误
海明码
海明码的生成
确定所需最少的校验位数 码位从右边/左边开始编号,从“1”开始 位号为2的幂的位是校验位,编号为r1,r2…r2n-1;其余位是 信息位,编号为d1,d2…dn 每个校验位使得包括自己在内的一些位的“1”的个数为 奇数/偶数(奇偶校验) 为看清信息位k对哪些校验位有影响,将k写成2的幂的 和
停止等待协议 ARQ 的优缺点
优点:比较简单 。 缺点:通信信道的利用率不高,也就是说,信 道还远远没有被数据比特填满。
为了克服这一缺点,提出了捎带确认技术,和
滑动窗口协议。
捎带确认机制
捎带确认技术(piggybacking)
为提高信道利用率,考虑使用同一线路来传输两个方向的数 据:A到B的确认帧可以与A到B的数据帧合并一起发送,这
时 间
送 主 机 (c) 数据帧丢失
(d) 确认帧丢失
引入了两个概念: 1、tout
2、帧编号
超时计时器的作用
结点A发送完一个数据帧时,就启动一个超时 计时器(timeout timer)。
若到了超时计时器所设置的重传时间 tout而仍
收不到结点 B 的任何确认帧,则结点 A 就重
传前面所发送的这一数据帧。
待,因此用一个比特来编号就够了。
一个比特可表示 0 和 1 两种不同的序号。
帧的发送序号
数据帧中的发送序号 N(S) 以 0 和 1 交替的方 式出现在数据帧中。
每发一个新的数据帧,发送序号就和上次发送 的不一样。用这样的方法就可以使收方能够区 分开新的数据帧和重传的数据帧了。
开始 设置发送帧号为0 传送数据帧 从网络层获取分组
6
7
7
1
1
1
1
1
1
1
海明码
为使系统检测一位错误, 码距最小为2 为使系统纠正一位错误, 码距最小为3 海明码系统中,有关系 式:L-1=C+D L:码距 D:检错位数 C:纠错位数 D≥C
码距 1 2 3 4 5 6 7
检错 0 1 1 2 2 3 3
纠错 0 0 1 1 2 2 3
海明码
发送方
接收方
T t p t f t pr1 ta t p t pr 2
tp 传播时延
帧1
tf 数据帧发送时延
T t f 2t p
U tf t f 2t p
总时延 T
tpr1 数据帧处理时延 ta 确认帧发送时延 传播时延
ACK
1
tp
tpr2 确认帧处理时延
帧2
2.1 非受限协议(乌托邦)
数据只作单向传输 传送和接收双方的网络一直处于就绪状态 处理时间不计,缓冲空间无限大 在数据链路层之间的交互信道从不损坏或丢失 发送方不停发送,接收方不停接收
2.2 停—等协议
去掉第二个假定,即不能保证接收方向主机交付数据的 速率永远不低于发送方发送数据的速率。
否正确
若第 k 位奇偶值不对,计数器加 k 所有校验位检查完后,若计数器值为0,则码字有 效;若计数器值为m,则第m位出错
若校验位1、2、8出错,则第11位变反
海明码
例.接收码字为:0011101(7/4码,从左至右编码),求:信息码 解:1) 由海明码的监督关系式计算得S3S2S1=101 2) 由监督关系式推出:出错位是第5位 3) 对第5位取反,得正确码字:0 0 1 1 0 0 1 4) 把第1、2、4位的冗余码删除,得发送端的信息码:1001
开始 设置期待帧号为0
等待帧 否
装配成帧
校验和 计算正确? 是 接收帧 序号正确? 传送确认帧 是 分组送主机
发送帧; 启动定时器 超时
否
等待ACK
否
ACK 序号正确? 是 调整发送帧的序号
调整期待帧的序号
发送ACK
停止等待协议的要点
连续出现相同发送序号的数据帧,表明发送端 进行了超时重传。连续出现相同序号的确认帧, 表明接收端收到了重复帧。
但保留第一个假定,即发送方与接收方之间传输数据的
信道仍然是无差错的理想信道。
发送方发送一个帧后,不继续发送帧而是等待接收方发 来一个确认。这种协议称为停-等协议。
由接收方控制发送方的数据发送速率,是计算机网络中 流量控制的一个基本方法。
2.2 停—等协议
发送方数据链 路层 数据帧 发送 接收方数据链 路层 接收帧
一般可将重传时间选为略大于“从发完数据帧 到收到确认帧所需的平均时间”。
解决重复帧的问题
使每一个数据帧带上不同的发送序号。每发送一个新 的数据帧就把它的发送序号加 1。
若结点 B 收到发送序号相同的数据帧,就表明出现了 重复帧。这时应丢弃重复帧,因为已经收到过同样的 数据帧并且也交给了主机 B。