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信息论与编码实验报告实验一:英文文本信息量的计算一、实验目的及要求a)实验目的1、通过本实验熟悉Matlab 软件编程环境2、编写M 文件实现对英文文本信息量的统计,掌握信息量、信源熵的计算方法b)实验要求1、了解matlab 中M 文件的编辑、调试过程2、编写程序实现对给定英文文本信息量的统计3、英文文本中字母不区分大小写,考虑空格的信息量,但不考虑标点符号的信息量4、建议英文文本采用txt 格式二、实验步骤及运行结果记录a)实验步骤1、查找各个英文字母及空格出现的频率2、在Matlab 中读取给定的英文文章3、计算英文文章的长度4、统计在该文章中各个字母及空格出现的次数并放入数组N 中5、计算各个字母和空格的信息量及整篇文章的信息量6、计算信源熵b)实验结果sumI = +003;H = 三、程序流程图四、程序清单,并注释每条语句五、实验小结通过本次实验熟悉了Matlab 软件编程环境和一些函数的功能及使用,掌握了信息量、信源熵的计算方法。
1 附一:开始读取英文文章计算文章的长度嵌套的for 循环语句假判断是否符合循环条件真if 否elseif 判断字是否为大写母输入相应的频率否elseif 判断是否为小写字母计算各个字母、空格及整篇文章的信息量是判断是否为小写字母是计算信源熵是放入数组N 中对应的位置放入数组N 中对应的位置放入数组N 中对应的位置结束附二: wenzhang=textread(‘实验一:english ‘,’\’); M=size(wenzhang); row=M(1,1); line=M(1,2); N=zeros(1,27); for i=1:row for j=1:line %读取英文文章%文章的长度ifdouble(wenzhang(i,j))>96&&double(wenz hang(i,j))double(wenzhang(i,j))>64&&double(wenz hang(i,j))N(1,double(wenzhang(i,j))-64)=N(1,doubl e(wenzhang(i,j))-64)+1; elseif double(wenzhang(i,j))==32N(1,27)=N(1,27)+1; end end end %统计各字母和空格出现的个数并存入N数组中。
信息论编码实验报告 费诺编码附源代码

中南大学信息论与编码实验报告选题:费诺编码学生姓名:学号:专业班级:通信工程指导老师:学院:信息科学与工程学院时间: 2015目录一、实验目的二、实验原理2.1 费诺编码思想2.2 费诺编码流程图三、实验内容四、实验要求五、代码调试结果六、心得体会七、程序源代码一实验目的1. 掌握费诺编码的原理和过程。
2. 熟悉 C/C++语言,练习使用C/C++实现香农码和Huffman 编码。
二、实验原理2.1 费诺编码思想设有离散无记忆信源∑==⎥⎦⎤⎢⎣⎡ni i n n x p x p x p x p x x x 121211)(,)(.....)()(.....1.按信源符号的概率从大到小的顺序排队 不妨设)(......)()(21n x p x p x p ≥≥≥2.将依次排列的信源符号按概率值分为两大组,使两个组的概率之和近似相同,并对各组赋予一个二进制码元“0”和“1”。
3.将每一大组的信源符号再分为两组,使划分后的两个组的概率之和近似相同,并对各组赋予一个二进制符号“0”和“1”。
4.如此重复,直至每个组只剩下一个信源符号为止。
5.信源符号所对应的码字即为费诺码。
例:有一单符号离散无记忆信源⎭⎬⎫⎩⎨⎧=⎥⎦⎤⎢⎣⎡04.008.016.018.022.032.0)(654321x x x x x x X P X对该信源编二进制费诺码)i /(35.2)(gn s bit X H = m L KR 2log =%92.97)(==R x H η∑===61)/(4.2)(i i i k x p K 符号比特2.2 费诺编码流程图三、实验内容使用C\C++实现费诺编码,并自己设计测试案例。
四、实验要求1.提前预习实验,认真阅读实验原理以及相应的参考书。
2.认真高效的完成实验,实验中服从实验室管理人员以及实验指导老师的管理。
3.认真撰写实验报告,内容可以自己编排,可以考虑包括以下一些方面:原理概述、程序设计与算法描述、源程序及注释(程序太长可以只选取重要部分)、运行输出结果实例、调试和运行程序过程中产生的问题及采取的措施、对实验的讨论分析、总结。
信息论与编码实验2-实验报告

信息论与编码实验2-实验报告信息论与编码实验 2 实验报告一、实验目的本次信息论与编码实验 2 的主要目的是深入理解和应用信息论与编码的相关知识,通过实际操作和数据分析,进一步掌握信源编码和信道编码的原理及方法,提高对信息传输效率和可靠性的认识。
二、实验原理(一)信源编码信源编码的目的是减少信源输出符号序列中的冗余度,提高符号的平均信息量。
常见的信源编码方法有香农编码、哈夫曼编码等。
香农编码的基本思想是根据符号出现的概率来分配码字长度,概率越大,码字越短。
哈夫曼编码则通过构建一棵最优二叉树,为出现概率较高的符号分配较短的编码,从而实现平均码长的最小化。
(二)信道编码信道编码用于增加信息传输的可靠性,通过在发送的信息中添加冗余信息,使得在接收端能够检测和纠正传输过程中产生的错误。
常见的信道编码有线性分组码,如汉明码等。
三、实验内容与步骤(一)信源编码实验1、选取一组具有不同概率分布的信源符号,例如:A(02)、B (03)、C(01)、D(04)。
2、分别使用香农编码和哈夫曼编码对信源符号进行编码。
3、计算两种编码方法的平均码长,并与信源熵进行比较。
(二)信道编码实验1、选择一种线性分组码,如(7,4)汉明码。
2、生成一组随机的信息位。
3、对信息位进行编码,得到编码后的码字。
4、在码字中引入随机错误。
5、进行错误检测和纠正,并计算错误纠正的成功率。
四、实验结果与分析(一)信源编码结果1、香农编码的码字为:A(010)、B(001)、C(100)、D (000)。
平均码长为 22 比特,信源熵约为 184 比特,平均码长略大于信源熵。
2、哈夫曼编码的码字为:A(10)、B(01)、C(111)、D (00)。
平均码长为 19 比特,更接近信源熵,编码效率更高。
(二)信道编码结果在引入一定数量的错误后,(7,4)汉明码能够成功检测并纠正大部分错误,错误纠正成功率较高,表明其在提高信息传输可靠性方面具有较好的性能。
信息论与编码技术实验报告

《信息论与编码技术》实验报告实验一:请根据公式-plogp ,说明小概率事件和大概率事件对熵的贡献。
解:先做图,然后分析。
将公式写为)(log )(2p p p f -=对它编写计算和画图程序如下:p=0:0.01:1;x=-p.*log2(p);plot(p,x);从图中曲线看出,小概率事件和大概率事件的情况下,熵值都很低,贡献很小,在概率为0.5附近时熵值最大,故此时对熵的贡献最大。
实验二:请对a 、b 、c 霍夫曼编码,它们的概率是0.6、0.3、0.1。
并以此对符号串ababaacbaa 编码和译码。
解:编码步骤分为:事件排序,符号编码,信源编码,信道编码。
MATLAB 程序:clc;a=0.3;b=0.3;c=0.4; %%%霍夫曼编码A=[a,b,c];A=fliplr(sort(A)); %%%降序排序if (a==b)&(a>c), %%实现了当a,b,c 其中两概率相同时的编码,及3值均不同时的编码 u='a';x=a;v='b';y=b;w='c';z=c;elseif (a==b)&(a<c),u='c';x=c;v='a';y=a;w='b';z=b;elseif (c==b)&(c>a),u='b';x=b;v='c';y=c;w='a';z=a;elseif (c==b)&(c<a),u='a';x=a;v='b';y=b;w='c';z=c;elseif(a==c)&(a>b),u='a',x=a;v='c',y=c;w='b',z=b;elseif(a==c)&(a<b),u='b';x=b;v='a';y=a;w='c';z=c;elseif A(1,1)==a,u='a';x=a;elseif A(1,1)==b,u='b';x=b;elseif A(1,1)==c,u='c';x=c;endif A(1,2)==a,v='a';y=a;elseif A(1,2)==b,v='b';y=b;elseif A(1,2)==c,v='c';y=c;endif A(1,3)==a,w='a';z=a;elseif A(1,3)==b,w='b';z=b;elseif A(1,3)==c,w='c';z=c;endend %%%x,y,z按从大到小顺序存放a,b,c的值,u,v,w存对应字母if x>=(y+z),U='0';V(1)='0';V(2)='1';W(1)='1';W(2)='1';else U='1';V(1)='0';V(2)='0';W(1)='1';W(2)='0';enddisp('霍夫曼编码结果:')if u=='a',a=fliplr(U),elseif u=='b',b=fliplr(U),else c=fliplr(U),end if v=='a',a=fliplr(V),elseif v=='b',b=fliplr(V),else c=fliplr(V),end if w=='a',a=fliplr(W),elseif w=='b',b=fliplr(W),else c=fliplr(W),end %%%编码步骤为:信源编码,信道编码disp('信源符号序列:')s='ababaacbaa' %%%信源编码q=[];for i=s;if i=='a',d=a;elseif i=='b';d=b;else d=c;end;q=[q,d];endm=[]; %%%符号变数字for i=q;m=[m,str2num(i)];endP=[1,1,1,0;0,1,1,1;1,1,0,1];G=[eye(3),P];%%%信道编码%%%接下来的for循环在程序中多次使用,此处作用是将已编码组m每3个1组放入mk中进行运算之后存入Ck数组中,每次mk中运算结束之后清空,再进行下一组运算,而信道编码结果数组C则由C=[C,Ck]存入每组7个码。
信息论与编码实验报告

NANCHANG UNIVERSITY信息论与编码实验报告(2018年11月27日)学院:信息工程学院系电子信息工程系专业班级:学生姓名:学号:指导教师:目录实验一自信息量和熵源.............................................................................................. 实验二准对称信道容量.............................................................................................. 实验三费诺不等式...................................................................................................... 实验四香农编码.......................................................................................................... 实验五费诺编码.......................................................................................................... 实验六霍夫曼编码......................................................................................................实验一自信息量和熵源一、实验要求1、画出I=-的函数图;2、画出H(p)=-p-(1-p)函数图。
二、实验原理及理论分析自信息量:一个事件的自信息量就是对其不确定性的度量。
信息论与编码实验报告

信息论与编码实验报告一、实验目的本实验主要目的是通过实验验证信息论与编码理论的基本原理,了解信息的产生、传输和编码的基本过程,深入理解信源、信道和编码的关系,以及各种编码技术的应用。
二、实验设备及原理实验设备:计算机、编码器、解码器、信道模拟器、信噪比计算器等。
实验原理:信息论是由香农提出的一种研究信息传输与数据压缩问题的数学理论。
信源产生的消息通常是具有统计规律的,信道是传送消息的媒体,编码是将消息转换成信号的过程。
根据信息论的基本原理,信息的度量单位是比特(bit),一个比特可以表示两个平等可能的事件。
信源的熵(Entropy)是用来衡量信源产生的信息量大小的物理量,熵越大,信息量就越多。
信道容量是用来衡量信道传输信息的极限容量,即信道的最高传输速率,单位是比特/秒。
编码是为了提高信道的利用率,减少传输时间,提高传输质量等目的而进行的一种信号转换过程。
常见的编码技术有霍夫曼编码、香农-费诺编码、区块编码等。
三、实验步骤1.运行编码器和解码器软件,设置信源信息,编码器将信源信息进行编码,生成信道输入信号。
2.设置信道模拟器的信道参数,模拟信道传输过程。
3.将信道输出信号输入到解码器,解码器将信道输出信号进行解码,恢复信源信息。
4.计算信道容量和实际传输速率,比较两者的差异。
5.改变信道参数和编码方式,观察对实际传输速率的影响。
四、实验结果与分析通过实验,我们可以得到不同信道及编码方式下的信息传输速率,根据信道参数和编码方式的不同,传输速率有时会接近信道容量,有时会低于信道容量。
这是因为在真实的传输过程中,存在信噪比、传输距离等因素导致的误码率,从而降低了实际传输速率。
在实验中,我们还可以观察到不同编码方式对传输速率的影响。
例如,霍夫曼编码适用于信源概率分布不均匀的情况,可以实现数据压缩,提高传输效率。
而区块编码适用于数据容量较大的情况,可以分块传输,降低传输错误率。
此外,通过实验我们还可以了解到信息论中的一些重要概念,如信源熵、信道容量等。
信息论算术编码实验报告

实验三算术编码一、实验目的1.进一步学习C++语言概念和熟悉VC 编程环境。
2.学习算术编码基本流程, 学会调试算术编码程序。
3. 根据给出资料,自学自适应0 阶算术编、解码方法。
二、实验内容与原理(一)实验原理:1.算术编码基本原理这是将编码消息表示成实数0 和1 之间的一个间隔,消息越长,编码表示它的间隔就越小,表示这一间隔所需的二进制位就越多。
算术编码用到两个基本的参数:符号的概率和它的编码间隔。
信源符号的概率决定压缩编码的效率,也决定编码过程中信源符号的间隔,而这些间隔包含在0到1之间。
编码过程中的间隔决定了符号压缩后的输出。
首先借助下面一个简单的例子来阐释算术编码的基本原理。
考虑某条信息中可能出现的字符仅有a b c 三种,我们要压缩保存的信息为bccb。
在没有开始压缩进程之前,假设对a b c 三者在信息中的出现概率一无所知(采用的是自适应模型),暂认为三者的出现概率相等各为1/3,将0 - 1 区间按照概率的比例分配给三个字符,即a 从0.0000 到0.3333,b 从0.3333 到0.6667,c 从0.6667 到1.0000。
进行第一个字符b编码,b 对应的区间0.3333 -0.6667。
这时由于多了字符b,三个字符的概率分布变成:Pa = 1/4,Pb = 2/4,Pc = 1/4。
按照新的概率分布比例划分0.3333 - 0.6667 这一区间,划分的结果可以用图形表示为:+-- 0.6667 Pc = 1/4 | +-- 0.5834 | | Pb = 2/4 | | | +-- 0.4167 Pa = 1/4 | +-- 0.3333 接着拿到字符c,现在要关注上一步中得到的c 的区间0.5834 -0.6667。
新添了c 以后,三个字符的概率分布变成Pa = 1/5,Pb = 2/5,Pc = 2/5。
用这个概率分布划分区间0.5834 - 0.6667:+-- 0.6667 | Pc = 2/5 | +-- 0.6334 | Pb = 2/5 || +-- 0.6001 Pa = 1/5 | +-- 0.5834 输入下一个字符c,三个字符的概率分布为:Pa = 1/6,Pb = 2/6,Pc = 3/6。
信息论与编码理论课程实验报告

二、实验环境及相关情况(包含使用软件、实验设备、主要仪器及材料等)
设备:PC机
软件:matlab 2007
0.0055 0.0115 0.0061 0.0176 0
构建信源模型如下:
h i j k l m n
0.0267 0.0672 0.0042 0.0030 0.0521 0.0212 0.0733
o p q r s t u
0.0842 0.0254 0.0048 0.0648 0.0933 0.0739 0.0327
9.实验报告独立完成,无抄袭现象,并按时提交,格式规范。
综合评定:
附录(程序源代码)
1.编写MATLAB程序
clc
clear all
%随机输入一组数据
string='abdddssdsssdabaabaddkkidkidkdiakdjjaidjaid';
%将上述中所有英文字母化为小写
string=lower(string);
自评/互评成绩:100(评阅者签名:熊萌萌)
2、教师评价
评价标准
评语等级
优
良
中
及格
不合格
1.实验态度认真,实验目的明确
2.实验方案或流程图思路清晰、合理
3.实验程序设计合理,能运行
4.实验步骤记录详细,具备可读性
5.实验数据合理
6.实验结论正确
7.实验总结分析合理、透彻
8.实验报告完整、文字叙述流畅,逻辑性强
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
{
public:DATA(){next=NULL;pre=NULL;r=NULL;PXi=1;key[0]='\0';key[1]='\0';key[2]='\0';key[3]='\0';key[4]='\0';key[5]='\0';
key[6]='\0';key[7]='\0';key[8]='\0';key[9]='\0';key[10]='\0';}
cout<<setw(12)<<"信源"<<setw(12)<<"概率p(x)"<<setw(12)<<"累加概率Pa(x)"<<setw(8)<<"码长K"<<setw(8)<<"码字"<<endl;
for(i=0;i<N;i++)cout<<setw(12)<<i+1<<setw(12)<<X[i]<<setw(12)<<Pa[i]<<setw(8)<<K[i]<<setw(8)<<code[i]<<endl;
1、将信源消息符号按其出现的概率大小排列
2、确定满足下列不等式的整数码长Ki;
3、为了编成唯一可译码,计算第i个消息的累加概率
4、将累加概率Pi变换成二进制数。
5、取
四、源程序:
#include<math.h>
#include<iostream>
#include<iomanip>
#include<conio.h>
void input()
{
double l,sum=0;
int n,i;
char L;
cout<<"请输入信源个数:";
cin>>n;
for(i=0;i<n;i++)
{
cout<<"请输入一个字符的信源符号:" <<endl;cin>>L;
cout<<"请输入概率:" <<endl;cin>>l;
p->Xi=L;
for(i=0;i<N;i++)
for(j=0;j<N;j++){
double temp=Pa[i]*2;
if(temp>=1){
code[i]+="1";
Pa[i]=Pa[i]*2-1;
}
else
code[i]+="0";
Pa[i]*= 2;
}
}
for(i=0;i<N;i++)
code[i]= code[i].substr(0,K[i]);
retuen书写错误,应改为return。
七、实验内容:
1、对给定信源 进行二进制香农编码,编码结果如下所示:
2、对给定信源 进行二进制香农编码,编码结果如下所示:
3、自已选择一个例子进行香农编码,选择的例子为 ,编码结果如下所示:
实验
一
掌握通过计算机实现费诺编码。
二
对于给定的信源的概率分布,按照费诺编码的方法进行计算机实现。
#include<string>
using namespace std;
2、出现错误的语句
double*Pa=new double[N];pa[0]=0.0,pa[i]=pa[i-1]+X[i-1];红色部分应该改为和前面绿色的格式一样,不然编译程序时会出现红色部分为定义
3、出现错误的语句:retuen 0;
{
K[i]=int(-(log(X[i])/log(2)))+1;
if(K[i]==(-(log(X[i])/log(2)))+1)
}
double *Pa=new double[N];
Pa[0]=0.0;
for(i=1;i<N;i++)
Pa[i]=Pa[i-1]+X[i-1];
string *code=new string[N];
{
cout<<"X["<<i+1<<"]=";cin>>X[i];
}
for(i=0;i<N;i++)
for(j=i+1;j<N;j++)
if(X[i]<X[j])
{ double temp=X[i];X[i]=X[j];X[j]=temp;}
int *K=new int[N];
for(i=0;i<N;i++)
本科生实验报告
实验课程信息论与编码
学院名称信息科学与技术学院
专业名称通信工程
学生姓名Hale Waihona Puke 学生学号指导教师谢振东
实验地点6C601
实验成绩
二〇 一五 年 十一 月 二〇 一五 年 十一月
实验一:
一、
掌握通过计算机实现香农编码的方法。
二
对于给定的信源的概率分布,按照香农编码的方法进行计算机实现。
三、实验
给定某个信源符号的概率分布,通过以下的步骤进行香农编码
三
费诺编码的步骤:
1、将概率按从大到小的顺序排列;
2、按编码进制数将概率分组,使每组概率和尽可能接近或相等;
3、给每组分配一位码元;
4、将每一分组再按同样原则划分,重复2和3,直到概率不再可分为止。
四、源程序:
#include<iostream>
#include<cmath>
using namespace std;
delete []X;
delete []Pa;
delete []K;
delete []code;
getchar();
return 0;
}
六、调试过程中出现的错误:
1、在源代码的基础上添加:
#include<math.h>
#include<iostream>
#include<iomanip>
#include<conio.h>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{ int N;
cout<<"请输入信源符号个数:";cin>>N;
cout<<"请输入各符号的概率:"<<endl;
double *X=new double[N]; //离散无记忆信源
int i,j;
for(i=0;i<N;i++)
p->PXi=l;
sum=sum+p->PXi;
p->next=new DATA;
p->next->pre=p;/
p->r=p->next;
p=p->next;
}
if(sum!=1)
{
cout<<"所输入的概率之和是"<<sum<<"不为1,请重新输入"<<endl;
input();
char Xi;
double PXi;
char key[11];
DATA *next,*pre,*r;
};
DATA *head=new DATA,*p=head;
int k=(-1);
void encoding(DATA * pp);
DATA * sort(DATA * pp);
DATA *HEAD=new DATA,*tt=HEAD,*T;