信息论课程设计(2)
信息论课程教学大纲
信息论课程教学大纲Information Theory一、课程教学目标1、任务和地位：信息论是由Shannon奠基的一门数学学科，它产生于有效而可靠的通信问题中，并获得了广泛应用。
编码技术是信息论的重要分支的基础。
它在通信和计算机工程实践中得到了广泛的应用，成为通信系统设计中的一项通用技术。
通过本课程的学习，使学生对信息理论有一个比较全面和系统的了解，掌握信息论的基本概念和信息论方法，为从事信息科学的研究和应用打下一个坚实的基础。
课程以信号和信道的知识为基础，讲述信息论的基本概念，信源编码、信道编码和伪随机码的基本知识。
2、知识要求：通过一个学期的学习要达到如下要求:1)掌握平均信息量—熵的概念，了解信息论的基本知识和信道容量的计算。
2)掌握信源编码的意义，了解提高信息传输“有效性”的方法，掌握平均码长的计算和最佳信源编码的概念，通过仙农定理导出霍夫曼编码规则。
3)掌握信道编码的意义，了解提高信息传输“可靠性”的方法，掌握纠错编码的基本概念，重点讲解线性分组码的检错能力，介绍卷积码基本概念。
4)掌握伪随机码的基本概念，m序列码的产生及应用。
先修课程：信号与系统、数字逻辑电路、微机原理与应用、通信原理。
3、能力要求：本课程重点是通过讲解信息论与编码技术使学生掌握提高信道传输的“有效性”和“可靠性”的基本理论。
二、教学内容的基本要求和学时分配1.信息论与编码课程教学学时数分配表：2．具体要求第一章绪论[目的要求]了解信息论的产生、发展、应用，为以后学习打下基础[教学内容] 信息论研究的内容，信息的基本概念，通信系统模型及模型中各部分的作用，编码的种类[重点难点] 讲清通信系统模型及模型中各部分的作用。
[教学方法] 书本与多媒体课件相结合[作业] 无[课时] 3学时第二章信源及信源熵[目的要求] 弄清信源及信源熵的概念，深刻理解最大熵定理[教学内容] 信息论的基本概念，包括自信息量、条件自信息量、互信息量、条件互信息量、平均互信息量、单符号熵、熵的性质以及连续信源熵、最大熵定理和随机序列的熵等，解释冗余度的由来及作用[重点难点]重点是信息量、平均信息量、最大熵定理等概念的理解，难点是运用这些概念解决分析问题[教学方法] 书本与多媒体课件相结合，讲授与课堂讨论相结合[作业] 读书笔记一篇[课时] 9学时第三章无失真信源编码[目的要求] 掌握信源编码的意义，掌握最佳信源编码的概念及编码方法[教学内容] 无失真信源编码定理，包括定长编码定理和变长编码定理，详细阐述最佳编码中的香农码、费诺码和霍夫曼码的编码方法及其性能比较[重点难点]重点是香农码、费诺码和哈夫曼码为代表的最佳码的编码方法，难点是对无失真信源编码定理的理解。
信息理论基础第三版教学设计
信息理论基础第三版教学设计
一、教学目标
本教学设计旨在通过教学，使得学生了解信息理论的基本概念，对信息量、熵、信源编码、信道编码等概念有深入的认识，并且能够应用到实际问题中，还要提高学生的分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容与方法
2.1 课程模块设计
本课程分为四个模块，分别是：
•信息论基础
•信息量和熵
•信源编码和信道编码
•应用案例分析
2.2 教学方法与策略
•理论知识讲解：采用板书和PPT形式，详细讲解各个概念和定理的含义，同时给出简单的数学公式。
•课堂探讨：引导学生讨论和分析课程内容相关的实际问题。
•实例演练：给学生提供一些实例，让他们应用所学知识进行问题分析和解决，同时让学生发挥创新能力，探索问题的多种解决方案。
三、教学评价
3.1 评价方式
•学生课堂发言的质量和数量
•期末试卷的成绩
•学生的作业质量
3.2 评价标准
•学生课堂发言的质量和数量：能够准确表述自己的观点，对问题有深刻的理解和认识，能够与其他学生进行讨论和交流。
•期末试卷的成绩：能够准确理解概念，运用所学知识进行问题分析和解决。
•学生的作业质量：能够独立完成作业，从而展示出对所学知识的理解和应用能力。
四、总结
通过本次教学，学生们对信息理论的基本概念、信息量、熵、信源编码和信道编码等方面有了更深的认识。
通过实例演练的过程，学生也能够应用所学知识进行问题分析和解决，同时提高了他们的信息分析和解决问题的能力。
注：本文档仅为示范文档，如有不妥之处，敬请谅解。
信息论与编码课程设计 河南理工大学
一设计目的信息论与编码是我们电子信息工程的一门重要的专业课，通过对本次课程设计，学习将学到的理论知识用于实践，同时也学习了用软件编写程序，进一步对本课程知识的巩固和理解。
学习分析问题，解决问题的方法和途径，提高对本专业的学习兴趣。
二设计任务与要求（1）统计信源熵要求：统计任意文本文件中各字符（不区分大小写）数量，计算字符概率，并计算信源熵。
（2）哈夫曼编码要求：任意输入消息概率，利用哈夫曼编码方法进行编码，并计算信源熵和编码效率。
三理论简介3.1通信系统的模型通信系统的模型通信系统的性能指标主要是有效性、可靠性、安全性和经济性，通信系统优化就是使这些指标达到最佳，除了经济性，这些指标正是信息论的研究对象，可以通过各种编码处理来使通信系统的性能最优化。
根据信息论的各种编码定理和上述通信系统的指标，编码问题可以分为3类：信源编码、信道编码和加密编码。
3.1.1 信源编码由于信源符号之间存在分布不均匀和相关性，使得信源存在冗余度，信源编码的主要任务就是减少冗余度，提高编码效率。
信源编码的基础是信息论中的两个编码定理：无失真编码定理和限失真编码定理。
前者适用于离散信源或数字信号；后者主要用于连续信源或模拟信号。
本次课程设计就是利用的无失真信源编码。
3.1.2 信道编码信源编码器的作用：把信源发出的消息变换成由二进制码元(或多进制码元)组成的代码组，这种代码组就是基带信号。
同时通过信源编码可以压缩信源的冗余度，以提高通信系统传输消息的效率。
信源译码器的作用：把信道译码器输出的代码组变换成信宿所需要的消息形式，它的作用相当于信源编码器的逆过程。
3.1.3 加密编码加密编码是研究如何隐蔽消息中的信息内容，以便在传输过程中不被窃听，提高通信系统的安全性。
3.2 信源熵3.2.1 信源的描述和分类& 按信源在时间和幅度上的分布情况离散信源：文字、数据、电报连续信源：语音、图像& 按发出符号的数量单个符号信源：指信源每次只发出一个符号代表一个消息符号序列信源：指信源每次发出一组含二个以上符号的符号序列代表一个消息 & 按符号间的关系无记忆信源有记忆信源3.2.2 离散信源熵& 自信息量：随机事件的自信息量定义为其概率对数的负值，即在信息论中常用的对数底是2，信息量的单位为比特(bit)；& 联合自信息量两个消息xi ，yj 同时出现的联合自信息量：& 条件自信息量在事件yj 出现的条件下，随机事件xi 发生的条件概率为p(xi / yj) ，则它的条件自信息量定义为条件概率对数的负值：& 离散信源熵为信源中各个符号不确定度的数学期望，即单位为：比特/符号 或者 比特/符号序列。
网络信息论--NetworkInformationTheory课程设计 (2)
网络信息论–Network Information Theory课程设计一、课程介绍本课程是一门关于网络信息论的课程。
网络信息论研究信息的传输与处理在网络中的表现和性质。
该领域集合了众多学科，如信息论、图论、通信工程、概率论等，旨在研究网络中信息的可靠传输、冗余度、流量控制等问题。
本课程旨在探究网络信息论的基础概念、理论模型等，并针对一些具体应用场景进行案例分析和实践操作，培养学生的网络信息理论分析与实践操作能力，为学生后续学习和工作提供实际帮助。
二、课程内容1. 网络信息论基础概念•信息熵的概念及其性质•香农定理的基本内容和应用•线性编码与解码基础•多元信源的熵与互信息•无限搜索与无错误译码2. 网络信息论的应用•流量控制方法的基本概念•博弈论与网络信息论的联系•无线电子通信中的网络信息论应用•信息分类与网络流量调度3. 网络信息论实践操作•使用MATLAB进行线性编码的实现•实践操作：误码率以及复杂度分析•搭建网络模型进行无线通信场景的仿真实验•基于网络信息论的数据传输及处理实验三、课程学习成果通过学习本课程，学生们可以掌握网络信息论的基本概念、理论模型和应用场景，并能够进行一定的实践操作。
具体包括：•掌握网络信息论的基本概念、理论模型和应用场景•能够进行网络信息论的核心算法实现和代码分析•能够解决网络信息传输中出现的问题并提出对策•具备应用网络信息论进行数据传输和处理的基本能力四、参考文献1.Cover, T.M., and Thomas, J.A. Elements of Information Theory.John Wiley & Sons, 2006.2.El Gamal, A., and Kim, Y. Network Information Theory.Cambridge University Press, 2011.3.Zhang, C., Lau, V.K.N., and Liew, S.C. “Informationtheoretical study of dynamic complexity of networks,” IEEETransactions on Information Theory, 2017,DOI:10.1109/TIT.2017.2736998.4.Liang, Y., Wen, C-K., and Poor, H.V. An introduction tonetwork information theory. Springer Science & Business Media,2011.5.Yeung, R.W. A First Course in Information Theory. Springer-Verlag New York, 2002.以上内容基于网络信息论课程的设计和实践，旨在为学生提供一门全面了解信息传输的关键概念、理论模型和应用的课程。
信息论课程设计报告
成绩：2016-2017学年第1学期《信息论》课程设计学院名称：班级学号：学生姓名：教师姓名：2016年 12 月一、判定唯一可译码1. 任务说明输入：任意的一个码(即已知码字个数及每个具体的码字)输出：判决结果（是/不是）输入文件:，含至少2组码，每组的结尾为”$”符输出文件:，对每组码的判断结果说明：为了简化设计，可以假定码字为0，1串2. 实现原理判断方法：将码C中所有码字可能的尾随后缀组成一个集合F，当且仅当集合F中没有包含任一码字，则可判断此码C为唯一可译变长码。
构成集合F ：首先观察码C 中最短的码字是否是其他码字的前缀。
若是，将其所有可能 的尾随后缀排列出。
就是将其他码字序列中截去与其最短码字相同的前缀 部分，将余下的序列为尾随后缀。
而这些尾随后缀又可能是某些码字的前 缀，或者最短码字又仍是这些尾随后缀的前缀，再将由这些尾随后缀产生 的新的尾随后缀列出。
然后再观察这些新的尾随后缀是否是某些码字的前 缀，或观察有否其他码字是这些新的尾随后缀的前缀，再将产生的尾随后 缀列出，依次下去，直至没有一个尾随后缀是码字的前缀或没有新的尾随 后缀产生为止。
这样，首先获得的是由最短码字能引起的所有尾随后缀。
接着，按照上述步骤将次短的码字、......所有码字可能产生的尾随后缀前部列出。
由此得到由码C 的所有可能的尾随后缀组成的集合F 。
参考算法伪代码：For all ,i j W W C ∈ doif i W 是j W 的前缀 then将相应的后缀作为一个尾随后缀放入集合0F 中End ifEnd forLoopFor all i W C ∈ doFor all j n W F ∈ doif i W 是j W 的前缀 then将相应的后缀作为一个尾随后缀放入集合1n F +中Else if j W 是i W 的前缀 then将相应的后缀作为一个尾随后缀放入集合1n F +中End ifEnd forEnd forIf ,i i W F W C ∃∈∈ thenReturn falseElse if F 中未出现新的元素 thenReturn trueEnd if实现源码#include <iostream>#include <fstream>#include <>#include <>using namespace std;#pragma warning (disable :4996)char c[100][50]; 运行结果输入文件：说明：输入文件中第一个数字表示码的组数，第二个数字表示一组码码字的个数，一组码结束以“$”符号结尾；“$”符号后的数字表示下一组码的码字个数。
《信息论》课程介绍
《信息论》课程介绍摘要：一、课程背景二、课程目标三、课程内容1.信息论基本概念2.信息熵与信息量3.信道容量与信源编码4.信道编码与解码5.信息论在实际应用中的发展四、课程学习方法与要求正文：《信息论》课程是一门理论性较强的课程，主要研究信息传输、信息处理、信号检测等领域的基本理论。
通过本课程的学习，学生将掌握信息论的基本概念、基本原理和计算方法，了解信息论在实际应用中的发展，提高解决实际问题的能力。
一、课程背景信息论是20 世纪40 年代由香农（Claude Shannon）创立的，它是一门研究信息、通信、计算等领域的理论基础。
信息论不仅关注信息的量度，还关注信息传输的效率和可靠性等问题。
随着信息技术的迅速发展，信息论已成为现代通信技术、数据压缩、信号处理等领域的理论基石。
二、课程目标通过本课程的学习，学生将能够：1.理解信息论的基本概念、基本原理和计算方法；2.掌握信息熵、信息量、信道容量等基本概念，并会进行计算；3.了解信源编码、信道编码和解码的基本原理和方法；4.熟悉信息论在实际应用中的发展，提高解决实际问题的能力。
三、课程内容本课程主要包括以下内容：1.信息论基本概念：包括信息、熵、信息量、信道容量等基本概念，以及它们之间的关系。
2.信息熵与信息量：详细介绍信息熵的定义、性质和计算方法，以及信息量的概念和计算方法。
3.信道容量与信源编码：介绍信道容量的定义、性质和计算方法，以及信源编码的基本原理和方法。
4.信道编码与解码：介绍信道编码的基本原理和方法，以及解码的原理和过程。
5.信息论在实际应用中的发展：介绍信息论在通信技术、数据压缩、信号处理等领域的应用和发展。
四、课程学习方法与要求1.认真阅读教材，掌握课程的基本概念、基本原理和计算方法；2.积极参与课堂讨论，提高解决实际问题的能力；3.完成课后习题，巩固所学知识；4.结合实际应用，加深对课程内容的理解。
信息论与编码第三版教学设计 (2)
信息论与编码第三版教学设计课程教学目标本教学设计旨在通过对信息论与编码课程的讲解，使得学生能够理解信息的本质、量化信息的方法和信息在传输过程中的编码与解码技术。
同时培养学生的问题分析和解决问题的能力，开阔学生的科学思维视野。
课程大纲第一章课程介绍•课程目标和教学要求•课程内容简介•课程参考资料第二章信息的产生、表示和处理•信息的产生与传播•信息的表示与处理•信息量的概念和度量第三章熵、信息源以及离散无记忆信源的信息压缩•熵的定义和计算•信息源和信源模型•布劳德算法、霍夫曼编码和算术编码第四章总结无记忆信源的信息压缩•Fano-编码•信息源整体编码•高斯信源和均匀信源的信息率第五章离散有记忆信源的信息压缩•有记忆信源的熵与马尔可夫模型•上下文相关编码和自适应编码第六章通信系统与信道容量•简单通信系统模型•信道的概念与性质•香农极限与信道容量第七章传输信道上的编码•误差控制编码•矩阵和循环码•卷积码和码间干扰第八章内容完备的编码原理•信息多路传输和信道编码•带宽可接受信道的编码原理•分布式压缩与广播教学方法本课程采用讲授、讨论和实验相结合的教学方式。
每周教师讲授一定的叙述知识，随后进行课堂讨论，让学生探讨问题思路和解决方案。
每学期安排至少4次专题讲座，由特邀嘉宾或学生进行分组报告，向全班分享课程相关的研究和应用案例。
另外，本课程将结合MATLAB等相关软件，进行实验教学。
让学生通过编写相关程序，亲手实践信息编码算法，进一步加深对知识理论的理解和掌握。
评价方式本课程评价方式主要以作业、考试和实验三项为主。
其中，每周布置一定量的作业，要求学生灵活运用所学知识，并有一定程度的创新性。
每学期安排两次闭卷考试，考查学生对知识的掌握情况。
此外，每学期安排至少3个实验项目，旨在让学生学以致用，培养学生的问题解决和创新能力。
结语信息论与编码是计算机科学与电子信息工程领域中非常重要的一门基础课程。
希望通过本教学设计，能够深度挖掘信息论与编码的理论研究，加强学生对科学方法论的认识，培养出具有科学素养和创新意识的优秀人才。
信息论基础教学教案-信息论知识总结
送端发送 ai 的概率，称为后验概率。收信者获得的信息量定义为互信息， 即收信者在收到消息（符号）b j 后，已经消除的关于 ai 的不确定性。因此， 互信息就是先验的不确定性减去尚存在的不确定性，其定义为
I
(ai
;bj
)
log
1 P(ai
)
log
1 P(ai
bj
)
3
《信息论基础》教案
本节小结
1. 消息和信息的概念以及信息、消息和信号之间的关系
2. 香农信息的含义和度量
自信息
I (ai
)
log
1 P(ai
)
log
P(ai
)
互信息
I
(ai
;
bj
)
log
1 P(ai
)
log
1 P(ai
bj
)
教学方法 时 和手段 间
利用多媒 体演示， 分条目进 10 行总结
4
《信息论基础》教案
教学章节 教学目的
教学内容 教学重点 教学难点
教学方式
授课时间
第一章绪论 1. 理解信息论的研究对象、目的和内容 2. 了解信息论的发展简史与现状 1. 信息论的研究对象、目的和内容 2. 信息论的发展简史与现状 1. 信息论的研究对象、目的和内容 1. 信息论的研究对象、目的和内容 以多媒体电子教案为主讲解主要内容，以板书为辅将知识点和方法明确化； 采取结合例子 讲授、逐 步深入、分 析的方法 进行讲解， 并着重强 调各种概 念的物理意义。 1 学时
状态（是否正确和可靠），因此，消息是千变万化的、不规则的以及 学生，讲解
随机的。
信息和消息
2、信息
概念，以及
信息论基础教程课程设计
信息论基础教程课程设计一、课程目标本课程旨在通过讲解信息论的基础概念，让学生掌握信息的传输、存储和处理的原理和方法，为学生打下信息科学的基础。
二、教学内容1.信息的基本概念和符号表示2.信源及其特性3.信道及其分类4.信源编码5.信道编码6.信息不等式7.奇异性定理8.香农信道容量定理三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括讲授、演示、讨论和实践操作等。
1.讲授：讲述信息论基础概念、信源、信道、编码等知识点，以及它们之间的关系。
2.演示：通过实验演示信源和信道，帮助学生深入理解信息论概念和方法。
3.讨论：引导学生在课堂上进行讨论，交流彼此的理解和经验。
4.实践操作：通过编写代码实现信息源编码、信道编码等实践操作，加深学生对知识点的理解。
四、教学评价1.考勤和平时作业：出勤率占30%，平时作业占10%。
2.期末考试：占60%。
3.评价标准：根据出勤率、平时作业和考试成绩，综合评估学生对信息论基础知识的掌握程度。
五、参考教材1.Cover T, Thomas J, Elements of information theory.Wiley inter-science, 1991.2.王峰. 信息论基础 [M]. 清华大学出版社, 2004.六、教学日程课时内容1 信息论基本概念2 信源及其特性3 信道及其分类4 信源编码5 信道编码6 信息不等式课时内容7 奇异性定理8 香农信道容量定理9 实践操作——信息源编码10 实践操作——信道编码11 复习12 期末考试七、教学效果预期1.学生通过本课程学习，能够掌握信息论基本概念，理解信源、信道、编码等概念之间的关系。
2.学生能够熟练运用信息源编码和信道编码方法，实现基本的信息处理功能。
3.学生能够使用信息不等式、奇异性定理等方法分析信息的传输、存储和处理效率，更好地理解信息论的应用。
4.期望学生在期末考试中取得良好的成绩，为进一步学习信息科学和技术打下坚实基础。
信息论课程设计实验报告
《信息论课程设计》实验报告题目 1：实现香农编码及计算其编码效率题目 2：实现有噪信道编码中的循环码院系（部）：计算机科学与技术学院专业及班级：信息与计算科学1301班姓名：唐诗韵学号： 1308060105 日期： 2016/01/10目录1. 课题描述 (1)2. 信源编码的相关介绍 (2)3. 香农编码（题目一） (3)3.1. 香农编码算法 (3)3.2. 香农编码特点 (4)4. 香农编码的C++程序实现 (4)4.1. 程序设计 (4)4.2. 运行结果 (6)5. 实现有噪信道中的循环码编码方法（题目二） (6)5.1. 循环码编码算法 (6)5.2. 循环码编码特点 (7)6. 循环码编码的C++程序实现 (7)6.1. 程序设计 (7)6.2. 运行结果 (9)7. 总结 (10)8. 参考文献 (11)1.课题描述信息论是一门理论和实践相结合的专业，因此相关题目都是来自于实践，同时具有上机练习的可操作性，此门科目是通信的基础。
香农1984年发表的一篇论文标志着信息论诞生，在他的论文中主要用概率来描述有效传输信息的问题，用概率给予了信息的定量描述方法，并提出了信源熵的概念，在现实生活中，人们经常把消息和信息分不清，认为消息就是信息，实则不是，消息是描述实物，而信息是定量描述一个消息所传输的信息量，通常用自信息量来描述一个消息所传达的信息量，它取值为此事件发生的概率的负对数，它表示一个事件发生之前此事件发生的不确定性大小，也表示一个事件发生后它所能提供的信息量，两个相互独立的消息所提供的信息量等于各自信息量之和。
此外，还可用互信息来描述信息的传达，为一个事件给出关于另一个事件的信息量，也表示事件y出现后信宿获得的关于x的信息量，互信息的引出，使信息的传递得到了定量的表示。
如果事件是以序列的形式表示的，及事件集，则用平均自信息量来表示信源所传递的信息，平均信息量表示信源的平均不确定性，比如抛掷一枚硬币的试验所包含的平均信息量。
大学信息论教案怎么写
课程名称：信息论授课对象：大学本科生课时安排：2课时教学目标：1. 理解信息论的基本概念和原理。
2. 掌握信息熵、信息量、信道容量等基本概念。
3. 能够运用信息论的知识分析和解决实际问题。
教学重点：1. 信息熵的定义和计算方法。
2. 信道容量的计算和香农公式。
3. 信息论在通信、数据压缩、信号处理等领域的应用。
教学难点：1. 信息熵公理的证明。
2. 信道容量的物理意义和计算方法。
3. 信息论与其他学科的交叉应用。
教学准备：1. 多媒体课件。
2. 相关教材和参考书籍。
3. 通信系统模型图示。
教学过程：第一课时一、导入1. 引入信息论的基本概念，如信息、信息源、信宿等。
2. 简述信息论的发展历程和重要性。
二、信息熵1. 介绍信息熵的定义和公理。
2. 讲解信息熵的计算方法，包括离散熵和连续熵。
3. 通过实例演示信息熵的计算过程。
三、信息量1. 介绍信息量的概念，与信息熵的关系。
2. 讲解信息量的计算方法，包括互信息、条件熵等。
3. 通过实例演示信息量的计算过程。
四、小结1. 总结本节课的重点内容，包括信息熵、信息量等。
2. 提出课后思考题，引导学生进一步学习。
第二课时一、信道容量1. 介绍信道容量的概念，与香农公式的关系。
2. 讲解香农公式的推导过程，包括互信息、信道编码等。
3. 通过实例演示信道容量的计算过程。
二、信息论的应用1. 介绍信息论在通信、数据压缩、信号处理等领域的应用。
2. 分析信息论在各个领域的具体应用实例。
3. 讨论信息论在其他学科中的交叉应用。
三、课堂讨论1. 邀请学生分享他们在实际学习中遇到的问题和解决方法。
2. 针对问题进行讨论，共同寻找解决方案。
四、小结1. 总结本节课的重点内容，包括信道容量、信息论的应用等。
2. 强调信息论在实际生活中的重要性，鼓励学生继续深入学习和研究。
教学反思：1. 教师应关注学生的理解程度，及时调整教学方法和进度。
2. 注重培养学生的实际应用能力，通过实例演示和课堂讨论，提高学生的综合素质。
信息论教学大纲.doc
《信息技术基础》教学大纲一、课程的性质和目的当前信息产业发展很快，需要大量从事信息、通信、电子工程类专业的人才，本课程正是这类专业的基础课程，信息与计算科学专业（信息安全方向）的专业课程。
通过对本课程的学习，使学生能掌握有关信息论的基本理论以及编码的理论和实现原理。
重点讨论了信源的炳、炳的性质和无失真信源编码理论、限失真信源编码理论以及各种常用的信源编码方法, 讨论了信道编码理论以及各种常用的信道编码方法。
而且针对信息安全的具体问题，研究了信息论的应用，信息论与安全理论的关系。
本课程为以后开设的专业课程打下了坚实的基础, 也为学生更好的理解信息安全理论奠定了基础。
二、课程教学内容及学时分配1.绪论（2学时）本章要求了解信息论的形成和发展，了解信息，信号，消息的区别和联系；掌握通信系统的模型。
本章的主要内容为：信息论的形成和发展，信息、信号、消息的区别，香农信息的定义, 通信系统的模型。
2.离散信源及其信息测度（10学时）本章要求掌握信源的数学模型，了解信源的分类；掌握离散信源炳，了解信息炳的基本性质；掌握离散序列信源及马尔可夫信源信息炳的求法。
本章的主要内容为：信源的数学模型及分类，离散信源嫡及其性质，离散序列信源的炳，离散平稳信信源的极限炳，马尔可夫信源，信源剩余度。
3.离散信道及其信道容量（10学时）本章要求掌握信道的数学模型，了解信道的分类；掌握平均互信息的定义，了解平均互信息的特性；了解离散信道信道容量的一般计算方法，会计算对称离散信道的信道容量；理解数据处理定理以及信源与信道匹配的意义。
本章的主要内容为：信道的数学模型及其分类，平均互信息及其特性，信道容量及其一般计算方法，数据处理定理，信源和信道的匹配。
4.无失真信源编码（8学时）本章要求了解码的分类方法如：定长码和变长码，奇异码和非奇异码，即时码和非即时码等；理解定长编码定理和变长编码定理；了解几种编码方法：香农编码方法、费诺编码方法、MH编码及算术编码；掌握哈夫曼编码方法；会确定编码效率。
信息论基础教程教学设计
信息论基础教程教学设计介绍信息论是一门研究信息量、信息传输和信息处理的科学。
在今天的信息科技时代，信息论越来越受到重视。
本文将针对信息论基础教程进行教学设计，让学生了解信息论的基础理论和应用，在信息技术领域具有竞争优势。
教学目标本教程旨在让学生了解信息论的基础理论和应用，能够掌握以下知识点：•了解信息的定义、信息熵、信息传输和编码原理等基础概念。
•掌握香农定理、数据压缩、信道编码和纠错码的基本概念和实现方法。
•能够运用信息论基础理论解决实际问题，在信息传输和处理领域具有竞争优势。
教学内容第一讲信息的定义和信息熵该讲主要介绍信息的定义和信息熵的概念，包括：•信息的定义和信息量的计算方法。
•信息熵的概念和计算方法。
•信息熵的性质和应用。
第二讲信息传输和编码原理该讲主要介绍信息传输和编码原理，包括：•数字通信系统的基本模型和信号传输。
•信源编码和信道编码的原理和方法。
•编码效率、传输速率和误比特率的定义和计算方法。
第三讲香农定理和数据压缩该讲主要介绍香农定理和数据压缩，包括：•香农定理的概念和应用。
•压缩编码的基本原理和方法。
•无损压缩和有损压缩的区别和实现方法。
第四讲信道编码和纠错码该讲主要介绍信道编码和纠错码，包括：•信道编码的原理和方法。
•纠错码的概念和应用。
•奇偶校验、海明码和卷积码的实现方法和性能比较。
教学方法本教程采用多种教学方法，包括：•讲解法：通过教师讲授，让学生掌握知识点和相关理论。
•练习法：通过练习题让学生巩固知识点和理解实际应用。
•实践法：通过课程设计和小项目让学生实践运用信息论知识，培养解决实际问题的能力。
评价方式本教程采用以下评价方式：•考试：分为闭卷考试和开卷考试，考核学生对知识点的掌握和理解。
•作业：布置练习题和课程设计等任务，考核学生实践能力和综合素质。
•课堂表现：评价学生课堂参与度、思维活跃度等。
教学资源本教程需要用到的教学资源如下：•教材：推荐使用《信息论基础》（第二版）（作者：高年民，出版社：电子工业出版社）。
《信息论》教学大纲
《信息论》教学大纲《信息论》课程是高等学校信息类专业教学计划中的一门必修的重要专业课。
信息理论在通信领域中发挥越来越重要的作用，显示出它是解决通信领域中有关问题的有力工具的本色。
同时，由于信息理论解决问题的思路和方法的独特、新颖和有效，在当今时代，信息论已经渗透到很多其他相关的自然科学甚至社会科学领域。
本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习获得经典信息论的基本理论、编码方法，为学习后续课程和实际应用以及研究工作打好基础。
先修课程要求：数学分析、概率统计、线性代数。
本课程计划72学时，4学分。
选用教材：傅祖芸，《信息论—基础理论与应用》，电子工业出版社，2003 教学手段：课堂讲授为主，多媒体为辅。
考核方法：考试。
教学进程安排表第一章绪论一、学习目的通过本章的学习，要求学生掌握信息的概念；掌握信息、消息、信号之间的异同；掌握概率信息的概念；掌握信息论的研究对象和目的；一般掌握信息论的研究内容；了解信息论的发展过程。
绪论计划2学时。
二、课程内容第一节信息的概念信息的概念，掌握信息、消息、信号之间的异同，掌握概率信息的概念。
第二节信息论研究的对象、目的和内容通信系统模型，信息论学科的研究对象、目的和内容第三节信息论发展简史与现状信息论学科发展的历史、现状和动向。
三、重点、难点提示和教学手段本章重点：信息的概念；信息论学科的研究对象、目的和内容；信息论学科发展的历史、现状和动向。
难点为信息的概念。
教学手段：理论教学。
第二章离散信源及其信息测度一、学习目的通过本章的学习，要求学生掌握用概率空间描述信源的方法；掌握离散无记忆信源的定义、自信息、信息熵及信息熵的基本性质；一般掌握熵的唯一性定理；掌握离散无记忆的扩展信源的概念及其信息熵；牢固掌握离散平稳信源的概念，二维平稳信源的联合熵、条件熵，离散平稳信源的极限熵；掌握马尔可夫信源的概念及其信息熵；掌握信源剩余度的概念；了解自然语言信源的信息熵；了解意义信息和加权熵。
《信息论》课程中实践教学案例的设计
《信息论》课程中实践教学案例的设计作者：唐蕾刘传清刘伟伟来源：《课程教育研究·学法教法研究》2018年第24期【摘要】通过深入分析信息论课程教学特点，以低密度奇偶校验码为例，设计适合的课程实验，以正确理解线性分组码码长、码率对纠错性能的影响，加深对香农信道编码定理的理解，同时在课程教学中引入学科前沿技术。
【关键词】信息论；实践教学；低密度奇偶校验码【中图分类号】G434【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2018）24-0033-01一、课程概述信息论[1]是一种广泛应用于数据压缩、差错控制等领域的重要技术。
对于信息、通信、电子工程类本科学生来说，信息论是他们今后从事相关工程应用开发或研究的必不可少的工具。
该课程理论性较强，从信道容量的推导、率失真的计算，以及信源编码和信道编码的设计与实现，基本上都是公式之间的推导和衍化。
因此，和其它文史类课程相比较，该课程的学习，对于本科阶段的学生比较枯燥、困难。
如何加强对这些理论知识的深刻理解，以及如何更好地在教学过程中，结合应用与研究的实例设计合适的实践环节，值得深入探讨和进一步的研究。
二、理论与实践相结合的教学设计学科前沿的科研工作对教学活动有很好的促进作用。
科研工作中的应用实例，可以在教学活动中，以更加生动的方式，将教学内容传授给学生。
香农的信道编码定理是信息论的主要内容之一。
该定理的内涵为：只要传输率R小于信道容量C，总存在一种信道码，能够以所要求的任意小的差错概率实现可靠的通信。
根据该定理，好码的设计需满足以下两点：码长足够长；码字的构造是随机的。
本文通过信道编码的构造与实现两个问题，结合目前信道编码技术的研究热点之一——低密度奇偶校验（low density parity check，LDPC）码[2]构造及其性能研究，说明理论与实践相结合的教学设计。
三、实践教学案例分析自从Shannon提出信道编码定理[1]以来，学者们一直在寻找具有较低编译码复杂度且性能接近Shannon极限的可实现信道编码方案。
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电子科技大学电子工程学院信息论课程设计报告课程名称：信息编码与加密课程设计报告学生姓名：农瀚学号：21 指导教师：李万春一、课程设计名称：编程实现霍夫曼、费诺、香农编码二、课设原理：1）霍夫曼编码：霍夫曼编码的平均码长最短，是最佳编码。
编码步骤如下：（1 ）将信源符号按概率大小排序；（2）对概率最小的两个符号求其概率之和，同时给两幅号分别赋予码元0和1 ；（3）将概率之和当做一个新符号的概率。
与剩下的概率一起，形成一个缩减信源，再重复上述步骤，直到概率和为1为止；（4）按上述步骤实际上构成了一个码树，从根到端点经过的树枝即为码字。
2）费诺编码：编码步骤如下：（1）将信源概率从大到小排序；（2）将信源符号分成两组，使两组信源符号的概率之和近似相等，并给两组信源符号分别赋0和1；（3）再把各个小组的信源符号细分为两组并赋码元，方法与第一次分组相同；（4）如此一直下去，直到每一个小组只含一个信源符号为止；（5）由此可构造成一个码树，所有终端节点上的码字组成费诺码。
3)香农编码：编码方法如下：⑴将信源消息符号按其出现的概率大小依次排列p(u1) > p(u2)》p(un)⑵确定码长Ki (整数)：1»S —Ki=[ ]——取整⑶ 为了编成唯一可译码，计算第i个消息的累加概率Pi=工>(・Ju⑷ 将累加概率Pi变换成二进制数。
⑸ 取pi二进制数的小数点后Ki位即为该消息符号的二进制数。
三、课设目的：通过编程实现三种方式的编码，掌握三种编码方式的步骤。
四、课设内容：三种编码方式的编程思路：1、霍夫曼编码：(1)对给定的n个权值{W1,W2,W3,…,Wi,…,Wn} 构成n 棵二叉树的初始集合F= {T1,T2,T3,…,Ti,…,Tn},其中每棵二叉树Ti 中只有一个权值为Wi的根结点，它的左右子树均为空。
(为方便在计算机上实现算法，一般还要求以Ti的权值Wi的升序排列。
)(2)在F中选取两棵根结点权值最小的树作为新构造的二叉树的左右子树，新二叉树的根结点的权值为其左右子树的根结点的权值之（3）从F中删除这两棵树，并把这棵新的二叉树同样以升序排列加入到集合F中。
（4）重复二和三两步，直到集合F中只有一棵二叉树为止。
2、费诺编码的编程思路：（1）先使用冒泡法对信源概率概率排序；（2）依次将按排好序的符号概率进行近似1:1分成两大组；（3）对各组赋予一个二进制码元“ 0”和“ 1”；（4）输出符号，符号概率及编码。
3、香农编码：（1）对于一个给定的符号列表，制定了概率相应的列表或频率计数，使每个符号的相对发生频率是已知。
（2）排序根据频率的符号列表，最常出现的符号在左边，最少出现的符号在右边。
（3）清单分为两部分，使左边部分的总频率和尽可能接近右边部分的总频率和。
（4）该列表的左半边分配二进制数字0,右半边是分配的数字1。
这意味着，在第一半符号代都是将所有从0开始，第二半的代码都从1 开始。
（5）对左、右半部分递归应用步骤3和4,细分群体，并添加位的代码，直到每个符号已成为一个相应的代码树的叶。
五、 器材（设备、元器件）：计算机、visual studio2017社区版六、 设计代码：见附录 九、实验数据及结果根据上述实验程序得到的实验数据及结果如下: 霍夫曼编码：ows\&yst&e 3 2、,匚 IT □ .ese扁码效率：90. 9645% 青按任意键继缜...费诺编码:1001000言源1编码沏 講2编玛为: 言源3编码为;言源5編码为: 盲源6编码为= 言源7编码均: 言源g 编码^ = 言凉9編码为. 詬换10^码为 莒源谕码关 言源1臨码共 言源1錮码均 言源1味帀软 言源谕砌 言源丘肃码为 言原1褊码共 謫1牆趾 諦19编話* 1001001010100 010101100101 OlOOOOlOOlulOU 10011 QOQO 1O1 O V -I X ■ - ■- o o :I'...:1000 :11001101:£f n F孵孵孵幣幣审率気率障率曇$:审棘陞率 鮒翎棘腮槪噸觥紀胪酰貯號噸W 概概概辟 討討割源源源源麻派源源源源' 湖源、>源瀕 信信肓宿訣信信信信信信信信信(0. 006<35822 =0,00753SC70. 0104®4 0.01440470.01568&5(X 0233161 C-. 0235258 C. 0297砧5 0. 0424512.0432447 C. 043305S 0. 0447707 C. 0464492 0. 0E5269 6 0555庇 Q. 0^357010. 0陀£氐40. 0505^94 0. aS 15760. 0354213长#8左怜I ・・ A - R w5 5 E -E 4 4 4 4 4 4 4 4444 s 4F ■■■■ti i ■申 s s i 长长檢长口长长长口长长长长 字字字字护字字字齐字宇宇31679-3o152-■TM-■-■-■OKr1Jiu7r-tsni1■■■-■-■£M-■-w嘛圍W.1II痢為w.囲漏販線遍囲诵iEI诵瓯w.怖师.1r^-F--=1--!:』=i'l」一—一1」-」』—」=」』—'--I4」_iD■I4一-11■I9科;辭.柢名寿;0.0.3355^7山06覇4410,<33102300■帧541“.G743431O.CW1520.0E融硏工行珈?G.CaQKlO.C45^H(I.fl4f3810.胡34俯Q r QQ203440*0211798Q+M5此和0.0141134XL32 価0.0C7S7J780.00753807 FFr-：襦彳F M r 觀CD'昴碍I 010和无011Q0111 需咼1000編码"：皿1 编五101J 希不nji1011 编祐1100編础：:K J W編码11011 畲码；「】1皿罰勺mon111011 筍％uubo 却 K1111GL0 編码1 11 11111 苗礼111MQ nun&&145-55-F*w诵汨'障:H.40 肓持总衽磁録飯*・，香农编码:-」一一匚一4三二一匸•一一」•-三一-■一一■-■---■.怦龄J：脖4：胯時能胖律膀符硏符笛將询斑癡疥ife翊麋媳W嚟穩頫漏诟盪漏碾屢测=门兰口亠一一旨一|7二==|•言-Hwtpa-.2口亠口士I-J二C.亠一」.=2一曰=1亠一n亠=金J^1—Jn.pf—..I'diI■up■1・I■■I-■I-r—1・I■■■11dIIInpp!—.>8I4i1751671410154111813信awBi 信棕册率借痺擴率，措课棣幸;信蹄率：信潭概率|恬裤機車：仁原嘅率:疳砺播I率1仁谛堀％信暁糰率.肓蓿概率’信■凉探率I 信诵撮鞋蓿凉棵率.0.083315& 累和概率Q -L：.0.082333^ 累加槪率0.0B33155 CL0S056S9 宝加擁率［.H5G54I：. C T S402L 羞麵槪率山1452230. OE64S92 累加槪李H 左圧0L0626444 里祐槪車0, 3S10BS D”052M6I 景加概率0. 433729L. U489S17 禀畑稱率D. 40S8240.04E5244 第加用率匚5：477FOL M32L42 玺加概率D, 5片益0. 0405896 累血瞬0. 6265M010396215 霖知糅率D,朋FL04 0L理獗听髯负愉皋0, ?06626 r.02&^647 舉扪飯主0.73^626Q. 0245^79 累加恼丰Q. 763390. 0L8S9L 至H槪卞山?S?9SSD.iX T437: *加棣率「.方亦产C CUO222 累加薇率乩沁66C. C0^21 需9 寧tn 熾丰0.P1OFP8 Q+ WBO2MT S 加海車Q,曰496C5宇456&&7756-E-=■I66:pE卷聖1宇0001码孚=C0G1 裡字.ODLQ4：C11码字:OJ010畤,01100码孚:OJ101 两卒.C1L11 逼乎，19001 字：10DL0凸卒，10100 衬辛士10101 网宇，101101 玛电101111 咼字，11QDOO F)4：Iiieoio玛宇 1 110011 與字I 110100 码字1 1101011 码黑11C11Q0謁就芒率：72. 9O97X十、结论完成了20个非等概随机信源的霍夫曼、费诺和香农编码，并给出了编码效率和码字。
十^一、总结及心得体会通过这次课程设计，我掌握了三种编码方式的步骤，并能够利用编程实现编码，提高了自己的编程水平和对该知识点的掌握程度。
附录代码:// ConsoleApplicationl.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//霍夫曼编^码*************/*******#include "stdafx.h"#include 《algorithm〉#include <iostream>#include <math.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <time.h>using namespace std;#define SourNum20#define MAXBIT 100#define MaxValue 10000#define MAXLEAF 30#define MAXNODE MAXLEAF! -1double Sp[ SourNunj；char coder[100][100];int bitlong[100];void ProSource() //产生非等概信源的函数{int n = 0;srand(( unsigned )time(O)); double sum = 0;while (1){Sp[n] = ( double )rand() / ( RAND_MAX〃产生随机浮点数sum = sum + Sp[n];if (sum < 1 && Sp[n] <0.086){n++;if (n >19)break;else continue ;}else{sum = sum - Sp[n];Sp[n] = 0;continue ;}}Sp[SourNum = 1 - sum;霍夫曼编码***********typedef struct{int bit[ MAXBIT； int start;} HCodetypedef struct{double weight; double parent;double lchild;double rchild;int last;} HNodeType void HuffmanTree( HNodeType HuffNode [ MAXNODE int n) { int i, j, x1, x2;;double m1, m2;for (i = 0; i < 2 * n - 1; i++){HuffNode [i].weight = 0;HuffNode [i].parent = -1;HuffNode [i].lchild = -1;HuffNode [i].rchild = -1;} for (i = 0; i < n; i++){HuffNode [i].weight = Sp[i];}for (i = 0; i < n - 1; i++){m1 = m2 = MaxValue;x1 = x2 = 0;for (j = 0; j < n + i; j++){if ( HuffNode [j].weight < m1 && HuffNode [j].parent == -1){m2 = m1;x2 = x1;m1 = HuffNode [j].weight;x1 = j;}else if ( HuffNode [j].weight < m2 && HuffNode [j].parent == -1){m2 = HuffNode [j].weight;x2 = j;}}HuffNode [x1].parent = n + i;HuffNode [x2].parent = n + i;HuffNode [ n + i].weight = HuffNode [x1].weight + HuffNode [x2].weight;HuffNode [ n + i].lchild = x1;HuffNode [ n + i].rchild = x2;}double CodEffi() // 求编码效率{int AveraLong = 0, SumLong = 0; double H = 0, CE = 0;for ( int i = 0; i < SourNum i++){SumLong = SumLong + bitlong[i];}AveraLong = SumLong / SourNumfor ( int j = 0; j < SourNum j++){H = (-Sp[j])*(log(Sp[j]) / log(2)) + H;}CE = H / AveraLong;return CE;}int main(){ProSource();sort(Sp, Sp + SourNun);HNodeTypeHuffNode[ MAXNODEHCodeHuffCode[ MAXLEAFcd;int i, j, c, p, n;n = SourNumHuffmanTree(HuffNode, SourNum+ 1);for (i = 0; i < n; i++){cd.start = n - 1;c = i;p = HuffNode[c].parent;while (p != -1){if (HuffNode[p].lchild == c)cd.bit[cd.start] = 0;elsecd.bit[cd.start] = 1; cd.start--;c = p;p = HuffNode[c].parent;}for (j = cd.start + 1; j<n; j++)HuffCode[i].bit[j] = cd.bit[j];}HuffCode[i].start = cd.start;}memset(coder, '\0' , sizeof (coder));int temp=0;for (i = 0; i<n; i++){cout << "信源"<< i <<"编码为：" for (j = HuffCode[i].start + 1; j < n; j++)cout << HuffCode[i].bit[j];char (HuffCode[i].bit[j]+48);temp++; temp = 0;bitlong[i] = strlen(coder[i]);CodEffi(); return 0; //费诺编码.cpp :定义控制台应用程序的入口点。