信息论与编码课程设计 (2)

1、信息论与编码课程设计设计题目：1 ,统计信源嫡2.香农编码2015/3/7摘要信息是从人类出现以来就存在于这个世界上，人类社会的生存和发展都离不 开信息的获取、传递、处理、再生、控制和处理。而信息论正是一门把信息作为 研究对象，以揭示信息的本质特性和规律为基础，应用概率论、随即过程和数理 统计等方法来研究信息的存储、传输、处理、控制、和利用等一般规律的学科。主要研究如何提高信息系统的可靠性、有效性、保密性和认证性，以使信息系统 最优化。在信息论的指导下，信息技术得到飞速发展，这使得信息论渗透到自然 科学和社会科学的所有领域，并且应用与众多领域：编码学、密码学与密码分析、 数据压缩、数据传输、检测理论、估计理论等。信息论的主要基本理论包括：信 息的定义和度量；各类离散信源和连续信源的信源燧；有记忆，无记忆离散和连 续信道的信道容量，平均互信息；无失真信源编码相关理论。求离散性信源摘也是信息论课程实践学习中必须要经历，在了解常规的求解 方式的同时，利用计算机语言进行实践编程。川预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成数码，或将信息、数据转换成规 定的电脉冲信号。编码在电子计算机、电视、遥控

2、和通讯等方面广泛使用。其中 哈夫曼编码有广泛的应用,通过本次实验,了解编码的具体过程，通过编程实现编 码。本次实验所使用的机器语言均为c语言。关键字：信息论 信源熔 香农编码C语言编程设计2目录摘要21任务与要求41.1 统计信源燧41.2 香农编码41.3 报告要求42设计思路42 . 1香农编码原理43 .2编译工具53设计流程图54程序运行及结果64.1 程序运行64.2 运行结果75、心得体会86参考文献97附录（源程序）91任务与要求1.1 统计信源烯要求：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 计算信源增。1.2 香农编码要求：任意输入消息概率，利用上述编码方法进行编码，并计算信源摘和编码效 率。1.3 报告要求(1)学生可独立完成，或组队共同完成。每队人数不多于4人。提交一份独 立完成的课程设计报告(纸质和电子版)，做5分钟PPT汇报，并演示程序。每 队选择1人汇报和演示程序，其他人答辩。(2)课程设计报告包括设计任务与要求、设计思路、设计流程图、程序运行 及结果、心得体会、参考文献、附录(源程序)等内容。2设计思路2. 1香农编码原理香农笫一定理

3、指出了平均码长与信源之间的关系，同时也指出了可以通过 编 码使平均码长达到极限值，这是一个很重要的极限定理。如何构造这种码？ 香农第一定理指出，选择每个码字的长度Ki满足下式：I(xi)K I(xi)+1,就可以得到这种码。这种编码方法就是香农编码。香农编码法冗余度稍大，实用性不大，但有重要的理论意义。编码步骤如下:(1)将信源消息符号按其出现的概率大小依次排列p (xl) 2P (x2) N,Np (xn)(2)确定满足下列不等式整数码长Ki： -log2p(xi)Ki-log2p(xi)+l（3）为了编成唯一可译码，计算笫i个消息的累加概率Pi=a-+1 likp（xk）（4）将累加概率Pi会成二进制数。（5）取Pi二进制数的小数点后Ki位即为该消息符号的二进制码字。（6）信源编码效率计算公式：8 =色旦.2.2编译工具Visual C+ 6. 0,简称VC或者VC6.0,是微软推出的一款C+编译器，将 “高级语言”翻译为“机器语言（低级语言）”的程序。Visual C+是一个功能 强大的可视化软件开发工具。Visual C+6.0由许多组件组成，包括编辑器、调 试器以及程序向导A

4、ppWizard、类向导Class Wizard等开发工具。这些组件通 过一个名为Developer Studio的组件集成为和谐的开发环境。Visual C+是一 个功能强大的可视化软件开发工具。3设计流程图4程序运行及结果4.1 程序运行将程序进行编译纠正错误之处如图一所示:商总口解区电亳町国官喇;ZJI勒 global membert 川.mainj(Globals)/Q十算符号概率，logHSCIassV. U FileViewlot t = Counti;char ch = Namei;/Countfi = Countfi + 1;Nanei = Nanei + 1;Counti + 1 = t;Nanei + 1 = ch;for( i = 8; i = 26 -j - 1; i+)iF(Counti Counti + 1)MJCN -Text2.exe - 0 error(s), 0 vjarning(s)图一4.2 运行结果信源燧：编译无错误后输入文档Snubs are mainly teenagers aged between 13 and 25, who are h

5、aving fun with the service. There are all sorts of things snubs like to share for immediate consumption, ranging from wacky facial expressions to pictures of a meal theyre about to eat. Its a way to share a moment with a specific friend and - in a way - a bit of an antidote to traditional social networking. In fact, the motivation for creating the app was to create a service that provided more privacy than other social networks.的打开地址。运行结果如图二所示：香农编码：输入任意一组概率例如(0.1 0.2 0.3 0.15 0.25)结果应为： 0.300； 0

6、.2501； 0.2100； 0.15110； 0.1111；编码效率为:0.873809bit/符号。运行结果如图三所示：请输入文件名称：I信源嫡为:4.10850bit/字符信源符号数目符号概率paA)440.112821bB)50.012821cC)140.035897dD)90.023077e430.110256110.028205gG80-020513hH150.0384621330.08461540.0102561L)90.02307?100.025641nN)280.071795o0)300.076923pP)80.020513fR)270.069231图二 T:UsersAdmini5trator. PC-20141114QNGRDesktopDebugxnbm.exe请输入一组概率的个数 请输入一组概率：0.1 0.2 0.3 0.15 0.25编制效率为泡.8?3皿外迁村马元信源慨为=2.228213bi/字符概率P累加概率-lh字长码字0.3000000.00000。1.7369662000.2500000.3000002.0000002010.2000006.5

7、500002.32192831000.1500000.7500002.73696531100-1000000.9000003.32192841110Press any key to continue图三5、心得体会课程设计是非常锻炼我们能力的一种方法，在准备课程设计的过程中，各方 都有所提高。首先，再一次对课本知识进行学习，将所有设计到的知识重新温习 一遍，并且针对设计，还要看些其它相关书籍，对知识进行升华，其次，针对 课 程设计，必须针对其要求进一步提取有效内容，锻炼分析问题，解决问题的能 力，尽管本次课程设计相对简单些，我们还是需要从各方面进行准备，另外就是编写程序，这是本次课程设计的关键，编写程序，从不懂到会，这无疑乂是 一种 极大的提高，还有在编程时遇见了不少问题，各种函数的应用都在考验着 我们，然后便是我们小组的合作精神，随着学习的深入和实践的锻炼，我们 越来越觉得团队合作对于我们的重要性，在现在的社会，几乎没有人可以脱 离团体单独工作，科技的发展，人类的进步，我们社会工作状态都呈现了一种 个人分工，集体作战的策略，因此，在我们未正式进入社会之前，能够锻炼自 己的团队精神，让

8、我们受益匪浅。6、参考文献1曹雪虹、张宗橙编著信息论与编码.清华大学出版社，2009年第2 版2贾宗璞、许合利编著C语言程序设计.人民邮电出版社，2010年 第1版3严蔚敏、吴伟民编著数据结构（C语言版）.清华大学出版社， 1997年第1版7、附录(源程序) 信源燧： Sinclude Sinclude include includemain()char str26=，1 ，q，a, b , c , d , e , f ,，i，i，g, h , i , j , k ,1 ,， ， ， ， ， ，m , n , o , p, q , r ,，人，S ,t ,U , V , W , X ,， ，y ,z ,;int i ;int j ;int Count 26=0;字母计数int Total = 0;符号总数float Pr26 = 0;/符号概率float L_Pr26 = 0;/-log(P)FILE *fp; 文件指针char c;定义一个字符型变量float H = 0;信息量char Filename30;printf (请输入文件名称：)；scanf (飞20s, Filename);读取输入if (fp = fopen( Filename, r) = NULL)以只读方式打开printf(输入有误，读取失败！ )；输出提示信息/*统计每个符号数目，和符号总数法/while (c二fgetc(fp) != EOF)读取一个非0字符,EOF文本结束标志 (/putchar (c);for ( i = 0; i 26; i+) if(c = stri) (c = (stri - 32)Total+; 计算字符总数Count i+;编号为i的字母数目 )fclose (fp);关闭文件printf(nn);

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