信息论与编码实验报告材料

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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。

信息论与编码实习报告

信息论与编码实习报告指导老师：姓名：班级：学号：实验一绘制二进制熵函数曲线一、内容用Matlab软件制作二进制熵函数曲线。

二、要求1.掌握Matlab绘图函数2.掌握、理解熵函数表达式及其性质三．Matlab程序及实验结果1.matlab程序：p=0.00001:0.001:1;h=-p.*log2(p)-(1-p).*log2(1-p);plot(p,h);title('二进制熵函数曲线');ylabel('H(P,1-P)')2.运行结果：结果分析：从图中可已看出当p=0.5即信源等概时熵取得最大值。

实验二一般信道容量迭代算法一、内容编程实现一般信道容量迭代算法。

伪代码见教材。

二、要求1.掌握一般信道容量迭代算法的原理2.掌握MA TLAB开发环境的使用（尤其是程序调试技巧），或者使用C语言完成程序设计三．Matlab程序及运行结果1.matlab程序：clc;clear all;N = input('输入信源符号X的个数N=');M = input('输入信源符号Y的个数M=');p_yx=zeros(N,M); %程序设计需要信道矩阵初始化为零fprintf('输入信道矩阵概率\n')for i=1:Nfor j=1:Mp_yx(i,j)=input('p_yx='); %输入信道矩阵概率if p_yx(i)<0error('不符合概率分布')endendEndfor i=1:N %各行概率累加求和s(i)=0;for j=1:Ms(i)=s(i)+p_yx(i,j);endendfor i=1:N %判断是否符合概率分布if (s(i)<=0.999999||s(i)>=1.000001)error('不符合概率分布')endendb=input('输入迭代精度：'); %输入迭代精度for i=1:Np(i)=1.0/N; %取初始概率为均匀分布endfor j=1:M %计算Q(j)Q(j)=0;for i=1:NQ(j)=Q(j)+p(i)*p_yx(i,j);endendfor i=1:N %计算F(i) f(i)=0;for j=1:Mif(p_yx(i,j)==0)f(i)=f(i)+0;elsef(i)=f(i)+p_yx(i,j)*log(p_yx(i,j)/Q(j));endendF(i)=exp(f(i));endx=0;for i=1:N %计算x x=x+p(i)*F(i);endIL=log2(x); %计算ILIU=log2(max(F)); %计算IUn=1;while((IU-IL)>=b) %迭代计算for i=1:Np(i)=p(i)*F(i)/x; %重新赋值p(i) endfor j=1:M %计算Q(j) Q(j)=0;for i=1:NQ(j)=Q(j)+p(i)*p_yx(i,j);endendfor i=1:N %计算F(i) f(i)=0;for j=1:Mif(p_yx(i,j)==0)f(i)=f(i)+0;elsef(i)=f(i)+p_yx(i,j)*log(p_yx(i,j)/Q(j));endEndF(i)=exp(f(i));endx=0;for i=1:N %计算xx=x+p(i)*F(i);endIL=log2(x); %计算ILIU=log2(max(F)); %计算IUn=n+1;endfprintf('信道矩阵为：\n');disp(p_yx);fprintf('迭代次数n=%d\n',n);fprintf('信道容量C=%f比特/符号',IL);2.运行结果为：若输入信道矩阵为：0.8500 0.15000.7500 0.2500则运行结果为：实验四线性分组码的信道编码和译码一、内容编程实现线性分组码（6,2）重复码的信道编码和译码。

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。

信息论与编码实习报告

信息论与编码实习报告一、引言信息论与编码是通信工程、计算机科学和电子工程等领域的重要基础课程。

本次实习旨在通过实际操作，深入理解和掌握信息论与编码的基本原理和技术，提高我们的实际操作能力和问题解决能力。

二、实习内容1、信息论基础：实习的第一部分，我们通过自学和讨论的方式，深入学习了信息论的基本概念和原理，包括信息的度量、熵、信道容量等。

2、编码理论：在这一阶段，我们重点学习了线性编码、循环编码、哈夫曼编码等编码方法，并了解了编码的效率及其可靠性。

3、模拟与数字通信系统：我们通过模拟软件，设计和实现了简单的模拟通信系统，同时，也通过实验箱，了解了数字通信系统的基本原理和技术。

4、无线通信和网络：在这一部分，我们重点学习了无线通信和网络的基础知识，包括无线信道模型、无线调制解调技术、无线网络协议等。

5、实习项目：最后，我们根据所学的知识，完成了一个实习项目——设计并实现一个具有高可靠性和高效率的通信系统。

三、实习收获通过这次实习，我们收获颇丰。

首先，我们对信息论与编码的基本概念和原理有了更深入的理解和掌握，能够更好地将理论知识应用到实际中。

其次，我们提高了自己的实际操作能力和问题解决能力，能够在实践中发现和解决问题。

最后，我们了解了通信系统的基本原理和技术，对未来的学习和工作有了更好的准备。

四、结论本次实习是我们学习信息论与编码的重要环节，我们通过实际操作，深入理解和掌握了信息论与编码的基本原理和技术，提高了自己的实际操作能力和问题解决能力。

我们也发现了自己的不足之处，将在未来的学习和工作中更加努力，不断提高自己的能力和水平。

信息论与编码曹雪虹课后习题答案随着科技的发展，信息已经成为现代社会中不可或缺的一部分。

在大学中，信息论与编码作为一门重要的学科，已经成为了计算机科学、通信工程、电子工程等专业的必修课程。

而在这门课程中，曹雪虹教授的教材《信息论与编码》被广泛使用。

本文将介绍一些该教材的课后习题答案，以帮助读者更好地掌握信息论与编码的相关知识。

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。

信息论与编码实验报告

中南大学信息论编码实验报告题目信息论编码学生姓名汤思远指导教师张祖平学院信息院学号 090912052专业班级电子1班完成时间 14/12/5实验一关于信源熵的实验一、实验目的1. 掌握离散信源熵的原理和计算方法。

2. 熟悉matlab 软件的基本操作，练习使用matlab 求解信源的信息熵。

3. 自学图像熵的相关概念，并应用所学知识，使用matlab 或其他开发工具求解图像熵。

4. 掌握Excel 的绘图功能，使用Excel 绘制散点图、直方图。

二、实验原理1. 离散信源相关的基本概念、原理和计算公式产生离散信息的信源称为离散信源。

离散信源只能产生有限种符号。

随机事件的自信息量I （x i ）为其对应的随机变量x i 出现概率对数的负值。

即：I （x i ）= -log 2 p (x i )随机事件X 的平均不确定度（信源熵）H （X ）为离散随机变量x i 出现概率的数学期望，即：∑∑-==i ii i i i x p x p x I x p X H )(log )()()()(2. 信源的信息熵设信源符号集X ={a1，a2，…，ar}，每个符号发生的概率分别为p (a1)=p 1，p (a2)=p 2，…，p (ar)，即信源的概率空间为，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡)(...... )2(2 )1(1ar p ar a p a a p a P X 则该信源的信源熵为：H (X ) = - p (a1) log p (a1) –p (a2) log p (a2) –…–p (ar) log p (ar)3. 信道的数学模型与相关熵的计算• 单符号离散无噪声无损信道的信道容量 ()max (;)bit/i p x C I X Y =信道符号4. MATLAB 二维绘图用matlab 中的命令plot(x , y )就可以自动绘制出二维图来。

例1-2，在matlab 上绘制余弦曲线图，y = cos x ，其中0 ≤ x ≤ 2π。

信息论与编码实验报告

实验一：计算离散信源的熵一、实验设备:1、计算机2、软件：Matlab二、实验目的:1、熟悉离散信源的特点；2、学习仿真离散信源的方法3、学习离散信源平均信息量的计算方法4、熟悉 Matlab 编程；三、实验内容:1、写出计算自信息量的Matlab 程序2、写出计算离散信源平均信息量的Matlab 程序。

3、将程序在计算机上仿真实现，验证程序的正确性并完成习题。

四、求解：1、习题：A 地天气预报构成的信源空间为：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡6/14/14/13/1x p X 大雨小雨多云晴 B 地信源空间为：17(),88Y p y ⎡⎤⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦ 小雨晴求各种天气的自信息量和此两个信源的熵。

2、程序代码：p1=[1/3,1/4,1/4,1/6];p2=[7/8,1/8];H1=0.0;H2=0.0;I=[];J=[];for i=1:4H1=H1+p1(i)*log2(1/p1(i));I(i)=log2(1/p1(i));enddisp('自信息I分别为：');Idisp('信息熵H1为：');H1for j=1:2H2=H2+p2(j)*log2(1/p2(j));J(j)=log2(1/p2(j));enddisp('自信息J分别为');Jdisp('信息熵H2为：');H23、运行结果：自信息量I分别为：I = 1.5850 2.0000 2.0000 2.5850信源熵H1为：H1 = 1.9591自信息量J分别为：J =0.1926 3.0000信源熵H2为：H2 =0.54364、分析：答案是：I =1.5850 2.0000 2.0000 2.5850 J =0.1926 3.0000H1 =1.9591； H2 =0.5436实验2：信道容量一、实验设备:1、计算机2、软件：Matlab二、实验目的:1、熟悉离散信源的特点；2、学习仿真离散信源的方法3、学习离散信源平均信息量的计算方法4、熟悉 Matlab 编程；三、实验内容:1、写出计算自信息量的Matlab 程序2、写出计算离散信源平均信息量的Matlab 程序。

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》实验报告实验序号：02 实验项目名称：离散信道及其信道容量结论：1、当输入和输出符号个数相同，且都等于r 时，则此信道称为强对称信道或均匀信道；2、这类信道中总的错误概率为 p ，对称地平均分配给r-1个输出符号。

实验内容二：平均互信息I （X ；Y ）是凸函数的论文一、问题：由信源的概率分布P （Y ）=对x 求和P （X ）*P(Y|X)和平均互信息I(X;Y)=对x,y 求和p(x)*P(y|x)*logP(y|x)/P(y)可知，平均互信息只与信源的概率分布和信道的传递概率有关，但是它们之间有种什么关系？二、证明定理一：平均互信息I(X;Y)是输入信源的概率分布P(x)的形函数（上凸函数）解：根据上凸函数的定义来证明，先固定信道，即信道的传递概率P(y|x)是固定的。

那么平均互信息I(X;Y)将只是P(x)的函数，简写成I[P(x)]。

现选择输入信源X 的两种已知的概率分布P1(x)和P2(x)。

其对应的联合分布概率为P1(xy)=P1(x)P(y|x)和P2(xy)=P2(x)P(y|x)，因而信道输出端的平均互信息分别为I[P1(x)]和I[P2(x)]。

再选择输入变量X 的另一种概率分布P(x)，令01θ<<，和1θθ+=，而P(x)= 12()()P x P x θθ+，因而得其相应的平均互信息为I[P(x)]。

根据平均互信息的定义得1212,,,12[()][()][()](|)(|)(|)()log()log ()log ()()()x yx y x y I P x I P x I P x P y x P y x P y x P xy P xy P xy P y P y P y θθθθ+-=+-∑∑∑结论：平均互信息与信源的概率分布有关，有上可知，平均互信息是输入信源的概率分布P(x)的形凸函数。

定理二：平均互信息I(X;Y)是信道传递概率P(Y|X)的形凸函数（又称下凸函数）猜想：由平均互信息是输入信源的概率分布的形凸函数知，当固定某信道时，选择不同的信源（其概率分布不同）与信道连接，在信道输出端接收到每个符号后获得的信息量是不同的。

信息论与编码实验报告

信息论与编码实验报告一、实验目的信息论与编码是一门涉及信息的度量、传输和处理的学科，通过实验，旨在深入理解信息论的基本概念和编码原理，掌握常见的编码方法及其性能评估，提高对信息处理和通信系统的分析与设计能力。

二、实验原理（一）信息论基础信息熵是信息论中用于度量信息量的重要概念。

对于一个离散随机变量 X，其概率分布为 P(X) ＝｛p(x1)， p(x2)，， p(xn)｝，则信息熵H(X) 的定义为：H(X) ＝∑p(xi)log2(p(xi)）。

（二）编码原理1、无失真信源编码：通过去除信源中的冗余信息，实现用尽可能少的比特数来表示信源符号，常见的方法有香农编码、哈夫曼编码等。

2、有噪信道编码：为了提高信息在有噪声信道中传输的可靠性，通过添加冗余信息进行纠错编码，如线性分组码、卷积码等。

三、实验内容及步骤（一）信息熵的计算1、生成一个离散信源，例如信源符号集为{A, B, C, D}，对应的概率分布为{02, 03, 01, 04}。

2、根据信息熵的定义，使用编程语言计算该信源的信息熵。

（二）香农编码1、按照香农编码的步骤，首先计算信源符号的概率，并根据概率计算每个符号的编码长度。

2、确定编码值，生成香农编码表。

（三）哈夫曼编码1、构建哈夫曼树，根据信源符号的概率确定树的结构。

2、为每个信源符号分配编码，生成哈夫曼编码表。

（四）线性分组码1、选择一种线性分组码，如（7, 4）汉明码。

2、生成编码矩阵，对输入信息进行编码。

3、在接收端进行纠错译码。

四、实验结果与分析（一）信息熵计算结果对于上述生成的离散信源，计算得到的信息熵约为 184 比特/符号。

这表明该信源存在一定的不确定性，需要一定的信息量来准确描述。

（二）香农编码结果香农编码表如下：｜信源符号|概率|编码长度|编码值|｜｜｜｜｜｜A|02|232|00|｜B|03|174|10|｜C|01|332|110|｜D|04|132|111|香农编码的平均码长较长，编码效率相对较低。

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1.了解信息论与编码的基本概念和原理。

2.学习如何通过信息论与编码方法实现对数据的压缩和传输。

3.掌握信息论与编码实验的实验方法和实验技能。

4.提高实验设计、数据分析和报告撰写的能力。

二、实验内容1.通过对输入信源进行编码，实现对数据的压缩。

2. 比较不同编码方法的压缩效果，包括Shannon-Fano编码和霍夫曼编码。

3.通过传输信道对编码后的数据进行解码，还原原始信源。

4.分析并比较不同编码方法的传输效果，包括码率和传输质量。

三、实验原理1.信息论：熵是信息论中衡量信源不确定性的指标，熵越小表示信源的可预测性越高，在编码过程中可以压缩数据。

2. 编码方法：Shannon-Fano编码通过分治的方法将输入信源划分为不同的子集，分别进行编码；霍夫曼编码则通过构建最佳二叉树的方式，将较常出现的信源符号编码为较短的二进制码，较少出现的信源符号编码为较长的二进制码。

3.传输信道：信道可能存在误码和噪声，通过差错控制编码可以在一定程度上保障传输数据的正确性和完整性。

四、实验步骤1. 对给定的输入信源进行Shannon-Fano编码和霍夫曼编码。

2.计算编码后的码率，分析不同编码方法的压缩效果。

3.将编码后的数据传输到信道，模拟信道中的误码和噪声。

4.对传输后的数据进行解码，还原原始信源。

5.比较不同编码方法的传输质量，计算误码率和信噪比。

五、实验结果与分析1. 编码结果：通过对输入信源进行编码，得到了Shannon-Fano编码和霍夫曼编码的码表。

2.压缩效果：计算了不同编码方法的码率，比较了压缩效果。

3.传输结果：模拟信道传输后的数据，对数据进行解码，还原原始信源。

4.传输质量：计算了误码率和信噪比，分析了不同编码方法的传输质量。

六、实验总结通过本次实验，我深刻理解了信息论与编码的基本概念和原理，并掌握了信息论与编码实验的实验方法和实验技能。

在实验过程中，我遇到了一些困难，比如对编码方法的理解和实验数据的处理。

信息论与编码实验报告

信息论与编码实验报告一、实验目的本实验旨在通过实践，使学生们对信息论与编码理论有一个更深入的理解，掌握信息论与编码的基本原理和应用方法。

二、实验环境本次实验使用MATLAB软件来实现相关编码算法。

三、实验内容1.信息熵的计算信息熵是信息理论中的一个重要概念，用来度量一些信息源的不确定性。

在实验中，我们将计算给定的一组消息的信息熵。

首先，我们将给定的消息编码为二进制序列。

然后，我们根据信息熵的定义，使用公式计算信息熵：H(X) = -Σ(p(x) * log2(p(x)))其中，H(X)表示信息熵，p(x)表示消息x发生的概率。

2.香农编码的实现香农编码是一种无失真的编码方法，用于将离散的符号序列编码为二进制码字。

在实验中，我们将实现香农编码算法。

首先，我们需要计算给定符号序列中各个符号的概率。

然后，根据概率大小，将概率最高的符号分配最短的二进制码字，将概率较低的符号分配较长的二进制码字。

实现香农编码算法后，我们将计算编码后的码字的平均码长，并与信息熵进行比较，了解香农编码的效率。

3.赫夫曼编码的实现赫夫曼编码是一种常用的无失真编码方法，也被广泛应用于数据压缩中。

在实验中，我们将实现赫夫曼编码算法。

首先，我们需要计算给定符号序列中各个符号的概率。

然后，根据概率大小，使用最小堆数据结构构建赫夫曼树。

最后，根据赫夫曼树的性质，将每个符号的编码确定下来。

实现赫夫曼编码算法后，我们将计算编码后的码字的平均码长，并与信息熵进行比较，了解赫夫曼编码的效率。

四、实验结果与分析1.实验一结果我们选取了一个包含1000个等概率的二进制消息的序列进行实验。

通过计算，我们得到了该消息序列的信息熵为12.实验二结果我们选取了一个包含1000个符号的序列进行实验。

通过计算，我们得到了编码后的平均码长为2.8、与信息熵的比较发现，香农编码的效率很高。

3.实验三结果我们选取了一个包含1000个符号的序列进行实验。

通过计算，我们得到了编码后的平均码长为2.6、与信息熵的比较发现，赫夫曼编码的效率也很高。

信息论与编码实验报告

实验报告课程名称：信息论与编码姓名：系：专业：年级：学号：指导教师：职称：年月日目录实验一信源熵值的计算 (1)实验二 Huffman信源编码 (5)实验三 Shannon编码 (9)实验四信道容量的迭代算法 (12)实验五率失真函数 (15)实验六差错控制方法 (20)实验七汉明编码 (22)实验一信源熵值的计算一、实验目的1 进一步熟悉信源熵值的计算 2熟悉 Matlab 编程二、实验原理熵（平均自信息）的计算公式∑∑=--==qi i i qi i i p p p p x H 1212log 1log )(MATLAB 实现：))(log *.(2x x sum HX -=；或者))((log *)(2i x i x h h -= 流程：第一步：打开一个名为“nan311”的TXT 文档，读入一篇英文文章存入一个数组temp ，为了程序准确性将所读内容转存到另一个数组S ，计算该数组中每个字母与空格的出现次数(遇到小写字母都将其转化为大写字母进行计数)，每出现一次该字符的计数器+1；第二步：计算信源总大小计算出每个字母和空格出现的概率；最后，通过统计数据和信息熵公式计算出所求信源熵值（本程序中单位为奈特nat ）。

程序流程图：三、实验内容1、写出计算自信息量的Matlab 程序2、已知：信源符号为英文字母（不区分大小写）和空格。

输入：一篇英文的信源文档。

输出：给出该信源文档的中各个字母与空格的概率分布，以及该信源的熵。

四、实验环境Microsoft Windows 7Matlab 6.5五、编码程序#include"stdio.h"#include <math.h>#include <string.h>#define N 1000int main(void){char s[N];int i,n=0;float num[27]={0};double result=0,p[27]={0};FILE *f;char *temp=new char[485];f=fopen("nan311.txt","r");while (!feof(f)) {fread(temp,1, 486, f);}fclose(f);s[0]=*temp;for(i=0;i<strlen(temp);i++){s[i]=temp[i];}for(i=0;i<strlen(s);i++){if(s[i]==' ')num[26]++;else if(s[i]>='a'&&s[i]<='z')num[s[i]-97]++;else if(s[i]>='A'&&s[i]<='Z')num[s[i]-65]++;}printf("文档中各个字母出现的频率:\n");for(i=0;i<26;i++){p[i]=num[i]/strlen(s);printf("%3c:%f\t",i+65,p[i]);n++;if(n==3){printf("\n");n=0;}}p[26]=num[26]/strlen(s);printf("空格:%f\t",p[26]);printf("\n");for(i=0;i<27;i++){if (p[i]!=0)result=result+p[i]*log(p[i]);}result=-result;printf("信息熵为:%f",result);printf("\n");return 0;}六、求解结果其中nan311.txt中的文档如下：There is no hate without fear. Hate is crystallized fear, fear’s dividend, fear objectivized. We hate what we fear and so where hate is, fear is lurking. Thus we hate what threatens our person, our vanity andour dreams and plans for ourselves. If we can isolate this element in what we hate we may be able to cease from hating.七、实验总结通过这次实验，我们懂得了不必运行程序时重新输入文档就可以对文档进行统计，既节省了时间而且也规避了一些输入错误。

信息与编码理论实验报告

（1）设So为原始码字的集合，首先考察So中所有码字，如果So中有相同码字若码字，则不是唯一可译，停止；否则，若码字wj是码字wi的前缀，则将后缀列为S1中的元素；
（2）若产生的新集合为空，则为唯一可译，停止；否则转入步骤（1）继续比较考察So和这个新的集合。
4、代码
#include<string.h>
}
free(cd);//释放工作空间
}
void Select(HuffmanTree HT,int a,int &a1,int &a2)
{
int j;
int min1;
int min2;
for(j=1;j<=a;j++)
if(HT[j].parent==0)
{
min1=HT[j].weight;
a1=j;
cd=(char *)malloc(n*sizeof(char));//分配求编码的工作空间
cd[n-1]='\0';//编码结束符
for(i=1;i<=n;i++){//逐个字符求赫夫曼编码
start=n-1;//编码结束符位置
for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)//从叶子到根逆向求编码
（2）依次继续，直至信源最后只剩下一个符号为止；
（3）将每次合并的两个信源符号分别用0和1码符号表示；
（4）从最后一级缩减信源开始，向前返回，就得出各信源符号所对应的码符号序列，即得各信源符号对应的码字。
4、代码
#include<string.h>
#include<malloc.h>

信息论实验报告(实验三、香农编码)

学生实验报告院别电子工程学院课程名称信息论与编码班级实验名称实验三、香农编码姓名实验时间学号指导教师成绩报告内容一、实验目的和任务1、理解信源编码的意义； 2、熟悉 MATLAB 程序设计； 3、掌握香农编码的方法及计算机实现； 4、对给定信源进行香农编码，并计算编码效率；二、实验原理介绍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1、信源符号按概率从大到小排列；12.......n p p p ≥≥≥2、确定满足下列不等式的整数码长i K 为()()1i i i lb p K lb p -≤<-+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i P 变换成二进制数；5、取i P 二进制数的小数点后i K 位即为该消息符号的二进制码字。

三、实验设备介绍1、计算机2、编程软件MATLAB6.5以上四、实验内容和步骤对如下信源进行香农编码，并计算编码效率。

12345670.200.190.180.170.150.100.01X a a a a a a a P ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦（1）先对信源概率进行从大到小的排序（2）计算第i 个消息的累加概率以及每个消息的码长K （i ）11()i i k k P p a -==∑（3）调用子函数将累加概率的十进制表示转换成二进制（4）取第i个累加概率二进制的小数点后的K(i)位，即为该消息符号的二进制码字。

五、实验数据记录六、实验结论与心得通过本次实验，加强了对matlab程序的学习，进一步提高了我的编程能力。

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一、引言信息论与编码是现代通信领域中的重要理论基础，通过对信息的量化和编码方式的设计，可以提高通信系统的传输效率和可靠性。

本实验旨在通过对信息论与编码的实际应用进行探索，加深对相关理论的理解和掌握。

二、实验目的1. 了解信息论与编码的基本概念和原理；2. 学习使用信息论与编码的工具和方法；3. 进行实际的编码实验，验证理论的有效性。

三、实验内容1. 信息熵的计算信息熵是信息论中的重要概念，用于衡量信息的不确定性。

我们选择一个简单的例子来计算信息熵，假设有一个硬币，正反面出现的概率分别为0.5。

根据信息熵的公式，我们可以计算出该硬币的信息熵为1比特。

2. 信道容量的计算信道容量是指在给定信道带宽和信噪比条件下，信道能够传输的最大数据率。

我们选择一个高斯信道作为实验对象，通过改变信噪比来计算信道容量。

实验结果显示，信噪比越高，信道容量越大。

3. 奇偶校验码的设计与实现奇偶校验码是一种简单的错误检测码，可以用于检测数据传输过程中的错误。

我们设计了一个简单的奇偶校验码方案，并通过编程实现了该方案。

实验结果表明，奇偶校验码能够有效地检测出数据传输中的错误。

4. 哈夫曼编码的设计与实现哈夫曼编码是一种有效的数据压缩算法，通过对出现频率较高的字符进行短编码，可以实现数据的高效传输和存储。

我们选择一段文本作为实验对象，通过统计字符出现频率并设计相应的哈夫曼编码表，成功地对文本进行了压缩。

四、实验结果与分析通过实验，我们成功地计算了信息熵和信道容量，并验证了理论的准确性。

在奇偶校验码的实验中，我们发现该码能够有效地检测出单比特错误，但对于多比特错误的检测能力有限。

在哈夫曼编码的实验中，我们成功地对文本进行了压缩，并获得了较高的压缩比。

五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了信息论与编码的基本概念和原理，并通过实际操作加深了对相关理论的理解。

实验结果表明，信息论与编码在通信系统中具有重要的应用价值，能够提高通信效率和可靠性。

信息论与编码实验报告教材

实验一绘制二进熵函数曲线（2个学时）一、实验目的：1. 掌握Excel 的数据填充、公式运算和图表制作2. 掌握Matlab 绘图函数3. 掌握、理解熵函数表达式及其性质二、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. 在实验报告中给出二进制熵函数曲线图三、实验原理：1. Excel 的图表功能2. 信源熵的概念及性质()()[]()[]())(1)(1 .log )( .)( 1log 1log )(log )()(10 , 110)(21Q H P H Q P H b nX H a p H p p p p x p x p X H p p p x x X P X i i i λλλλ-+≥-+≤=--+-=-=≤≤⎩⎨⎧⎭⎬⎫-===⎥⎦⎤⎢⎣⎡∑单位为比特/符号或比特/符号序列。

当某一符号xi 的概率p(xi)为零时，p(xi)log p(xi) 在熵公式中无意义，为此规定这时的 p(xi)log p(xi) 也为零。

当信源X 中只含有一个符号x 时，必有p(x)=1，此时信源熵H （X ）为零。

四、实验内容：用Excel 和Matlab 软件制作二进熵函数曲线。

根据曲线说明信源熵的物理意义。

（一） Excel具体步骤如下：1、启动Excel 应用程序。

2、准备一组数据p 。

在Excel 的一个工作表的A 列（或其它列）输入一组p ，取步长为0.01，从0至100产生101个p （利用Excel 填充功能）。

3、取定对数底c，在B列计算H(x) ,注意对p=0与p=1两处，在B列对应位置直接输入0。

Excel中提供了三种对数函数LN(x),LOG10(x)和LOG(x,c)，其中LN(x)是求自然对数，LOG10(x)是求以10为底的对数，LOG(x,c)表示求对数。

选用c=2,则应用函数LOG(x,2)。

在单元格B2中输入公式：=-A2*LOG(A2,2)-(1-A2)*LOG(1-A2,2)双击B2的填充柄，即可完成H(p)的计算。

信息论与编码实验报告

信息论与编码实验报告实验⼀绘制⼆进熵函数曲线（2个学时）⼀、实验⽬的：1. 掌握Excel 的数据填充、公式运算和图表制作2. 掌握Matlab 绘图函数3. 掌握、理解熵函数表达式及其性质⼆、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. 在实验报告中给出⼆进制熵函数曲线图三、实验原理：1. Excel 的图表功能2. 信源熵的概念及性质()()[]()[]())(1)(1 .log )( .)( 1log 1log )(log )()(10 , 110)(21Q H P H Q P H b nX H a p H p p p p x p x p X H p p p x x X P X i i i λλλλ-+≥-+≤=--+-=-=≤≤?-===?∑单位为⽐特/符号或⽐特/符号序列。

当某⼀符号xi 的概率p(xi)为零时，p(xi)log p(xi) 在熵公式中⽆意义，为此规定这时的 p(xi)log p(xi) 也为零。

当信源X 中只含有⼀个符号x 时，必有p(x)=1，此时信源熵H （X ）为零。

四、实验内容：⽤Excel 和Matlab 软件制作⼆进熵函数曲线。

根据曲线说明信源熵的物理意义。

（⼀） Excel具体步骤如下：1、启动Excel 应⽤程序。

2、准备⼀组数据p 。

在Excel 的⼀个⼯作表的A 列（或其它列）输⼊⼀组p ，取步长为0.01，从0⾄100产⽣101个p （利⽤Excel 填充功能）。

3、取定对数底c，在B列计算H(x) ,注意对p=0与p=1两处，在B列对应位置直接输⼊0。

Excel中提供了三种对数函数LN(x),LOG10(x)和LOG(x,c)，其中LN(x)是求⾃然对数，LOG10(x)是求以10为底的对数，LOG(x,c)表⽰求对数。

选⽤c=2,则应⽤函数LOG(x,2)。

在单元格B2中输⼊公式：=-A2*LOG(A2,2)-(1-A2)*LOG(1-A2,2)双击B2的填充柄，即可完成H(p)的计算。