信息论与编码实验指导书

信息论与编码实验指导书

1课程实验目的

本课程是一门实践性很强的专业课和核心课程，根据课程理论教学的需要安排了6 学时的配套实验教学，主要内容涉及信息度量的计算方法、典型信源编码方法、典型信道容量计算方法和数据压缩方法四个实验，这四个实验的开设一方面有助于学生消化、巩固课程理论教学的知识，另一方面又可培养学生实践动手能力，同时为后续课程做好准备。

2课程实验要求

2.1课程实验准备要求

(1)课程实验主要为设计性实验，要求学生熟悉掌握在VC环境下编写和调试C++程序的方法。

( 2)要求学生在实验前复习实验所用到的预备知识。可以查阅教材或者相关的参考资料，这需要学生有自主的学习意识和整理知识的能力。

( 3)根据实验项目，设计相关的数据结构和算法，再转换为对应的书面程序，并进行静态检查，尽量减少语法错误和逻辑错误。上机前的充分准备能高效利用机时，在有限的时间内完成更多的实验内容。

2.2课程实验过程要求

( 1 )生成源代码。将课前编写好的书面代码，利用VC 自带的编辑器尽快输入为转换为源代码；

( 2)程序调试和软件测试。要求学生熟练掌握调试工具，调试正确后，认真整理源程序和注释，给出带有完整注释且格式良好的源程序清单和结果。

( 3)完成实验报告。根据实验内容和完成情况，按照附件1 给定的格式完成课程实验报告的编写。

2.3课程实验报告要求

在每次课程实验后要及时进行总结和整理，并编写课程实验报告。报告格式按江西蓝天

学院实验报告纸格式填写

实验一二维随机变量信息熵的计算

[ 实验目的] 掌握二变量多种信息量的计算方法。

[ 实验学时]

2 学时

[ 实验准备] 1．熟悉二变量多种信息量的计算方法，设计实验的数据结构和算法；2．编写计算二维随机变量信息量的书面程序代码。

[ 实验内容及步骤] 离散二维随机变换熵的计算说明：

(1)利用random 函数和归一化方法构造一个二维离散随机变量( X ，Y )；

(2)分别计算X与丫的熵、联合熵、条件熵：H (X )、H (丫)、H (X,Y ) H (X|Y )、

I(X|Y)；

(3)对测试通过的程序进行规范和优化； ( 4 )编写本次实验的实验报告。

附实验一主要内容及源程序

实验一离散二维随机变量信息熵的计算

1实验内容

(1)利用random 函数和归一化方法构造一个二维离散随机变量( X ，丫)；

(2 )分别计算X与丫的熵、联合熵、条件熵：H (X )、H (丫)、H (X,Y ) H (X|Y )、I (X|Y );

2数据结构与算法描述

( 1)函数的定义：函数的数据成员

1.随机生成函数的代码：

int k,n,t=0;

double a[4][4],b=0,c=0;

for (k=0;k<4;k++) for (n=0;n<4;n++)

{

a[k][n]=rand()%100;

t+=a[k][n];

}

coutvv "从到间随机取得行列的random函数："vvendl;

for (k=0;k<4;k++)

{

for (n=0;nv4;n++)

{

coutvvsetw(5)vva[k][n];

}

coutvvendl;

}

2.函数归一化代码：

coutvv " 函数归一化："vvendl;

for (k=0;kv4;k++)

{

for (n=0;nv4;n++)

{

coutvvsetw(12)vva[k][n]/t;

}

coutvvendl;

}

3.H(Y) 、H(X) 计算代码：

coutvv "H(Y) 计算："vvsetw(20)vv "H(X) 计算："vvendl;

int e=1;

for (k=0;kv4;k++)

{

double i=0,g=0;

for (n=0;nv4;n++)

{

i+=(a[k][n]/t);

g+=(a[n][k]/t);

}

coutvv"P(Y" vvk+1vv") ："vvivvsetw(8)vv "P(X" vvevv") ："vvgvvendl; ++e;

b-=(i*log(i)/log(2.0));

c-=(g*log(g)/log(2.0));

}

coutvv "H(Y)=-刀p(Y)log p(Y)=" <

coutvv "H(X)=-刀p(X)log p(X)=" vvcvvendl;

4.联合熵H ( X,Y)计算代码：

coutvv "联合熵H (X,Y)计算："vvendl;

b=0;

int r,u,h=0;

for (k=0;kv4;k++)

for (n=0;nv4;n++)

if (a[k][n]!=0)

{

b

-

=

(

(

a

[

k

]

[

n

]

/

t

)

*

l

o

g

(

a

[

k

]

[

n

]

/

t

)

/

l

o

g

(

2

.

)

)

;

}

else

{

r=k,u=n;

h=1; break ;

}

}

}

if (h==0)

coutvv "H(X,Y)=- EE p(X,Y)log p(X,Y)=" vvbvvendl;