信息论与编码实验报告

信息论与编码实验报告

学院： 计算机与通信工程学院 专业： 计算机科学与技术 班级： 计1203班 学号： 姓名：

2014年12月29日

实验一 唯一可译码判别准则

实验目的：

1.进一步熟悉唯一可译码判别准则；

2.掌握C语言字符串处理程序的设计和调试技术。

实验内容：

1.已知：信源符号数和码字集合C；

2.输入：任意的一个码，码字的个数和每个具体的码字在运行时从键盘输入；

3.输出：判决（是唯一可译码/不是唯一可译码）；循环（若继续判决则输入1循环判决，否则输入0结束运行）。

实验原理：

根据唯一可译码的判别方法，利用数据结构所学的知识，定义字符串数据类型并利用指针进行编程来实现算法。

算法：1、考察C 中所有的码字，若Wi是 Wj的前缀，则将对应的后缀作为一个尾随后缀码放入集合Fi+1中；

2、考察C和Fi俩个集合，若Wi ∈C是 Wj∈F的前缀或Wi ∈F是 Wj∈C的前缀，则将相应的后缀作为尾随后缀码放入集合Fi+1中；

3、F=∪Fi即为码C的尾随后缀集合；

4、若F中出现了C中的元素，算法终止，返回假（C不是唯一可译码）；否则若F中没有出现新的元素，则返回真。

实验环境及实验文件存档名：

1.实验环境：vi

《信息论与信源编码》实验报告

1、实验目的

(1) 理解信源编码的基本原理； (2) 熟练掌握Huffman编码的方法；

(3) 理解无失真信源编码和限失真编码方法在实际图像信源编码应用中的差异。

2、实验设备与软件

(1) PC计算机系统

(2) VC++6.0语言编程环境

(3) 基于VC++6.0的图像处理实验基本程序框架imageprocessing_S (4) 常用图像浏览编辑软件Acdsee和数据压缩软件winrar。 (5) 实验所需要的bmp格式图像（灰度图象若干幅）

3、实验内容与步骤

(1) 针对“图像1.bmp”、“图像2.bmp”和“图像3.bmp”进行灰度频率统计（即计算图像灰度直方图），在此基础上添加函数代码构造Huffman码表，针对图像数据进行Huffman编码，观察和分析不同图像信源的编码效率和压缩比。

(2) 利用图像处理软件Acdsee将“图像1.bmp”、“图像2.bmp”和“图像3.bmp”转换为质量因子为10、50、90的JPG格式图像（共生成9幅JPG图像），比较图像格式转换前后数据量的差异，比较不同品质因素对图像质量的影响；

(3) 数据压缩软件winrar将“图像1.bmp”、“图像2.b

《信息论与信源编码》实验报告

1、实验目的

(1) 理解信源编码的基本原理； (2) 熟练掌握Huffman编码的方法；

(3) 理解无失真信源编码和限失真编码方法在实际图像信源编码应用中的差异。

2、实验设备与软件

(1) PC计算机系统

(2) VC++6.0语言编程环境

(3) 基于VC++6.0的图像处理实验基本程序框架imageprocessing_S (4) 常用图像浏览编辑软件Acdsee和数据压缩软件winrar。 (5) 实验所需要的bmp格式图像（灰度图象若干幅）

3、实验内容与步骤

(1) 针对“图像1.bmp”、“图像2.bmp”和“图像3.bmp”进行灰度频率统计（即计算图像灰度直方图），在此基础上添加函数代码构造Huffman码表，针对图像数据进行Huffman编码，观察和分析不同图像信源的编码效率和压缩比。

(2) 利用图像处理软件Acdsee将“图像1.bmp”、“图像2.bmp”和“图像3.bmp”转换为质量因子为10、50、90的JPG格式图像（共生成9幅JPG图像），比较图像格式转换前后数据量的差异，比较不同品质因素对图像质量的影响；

(3) 数据压缩软件winrar将“图像1.bmp”、“图像2.b

实验4 Huffman编码对英文文本的压缩和解压缩

一、实验内容

根据信源压缩编码——Huffman编码的原理，制作对英文文本进行压缩和解压缩的软件。要求软件有简单的用户界面，软件能够对运行的状态生成报告，分别是：字符频率统计报告、编码报告、压缩程度信息报告、码表存储空间报告。 二、实验环境

1. 计算机

2. Windows 2000 或以上 3. Microsoft Office 2000 或以上 4. VC++ 6.0 三、实验目的

1. 掌握Huffman编码的原理

2. 掌握VC开发环境的使用（尤其是程序调试技巧） 3. 掌握C语言编程（尤其是位运算和文件的操作） 4. 掌握数据结构的内容：链表、顺序表、堆栈、最优二叉树 5. 掌握结构化程序分析和开发的软件工程原理 四、实验要求

1. 提前预习实验，认真阅读实验原理。

2. 认真高效的完成实验，实验过程中服从实验室管理人员以及实验指导老

师的管理。

3. 认真填写实验报告。 五、实验原理

压缩/解压缩流程

压缩流程：

读取扫描文本文件——〉统计字符频率——〉生成码字——〉保存压缩文件 解压缩流程：

读取扫描压缩文件——〉提取字符频率——〉生成码树——〉保存文本文件 六、参考书

1.

实验二 离散信道及其容量

一、实验目的

1、 2、 3、

理解离散信道容量的内涵；

掌握求二元对称信道（BSC）互信息量和容量的设计方法； 掌握二元扩展信道的设计方法并会求其平均互信息量。

二、实验原理

若某信道输入的是N维序列x，其概率分布为q(x),输出是N维

序列y,则平均互信息量记为I(X;Y)，该信道的信道容量C定义为

C?maxI(X;Y)。

q(x)三、实验内容

1、给定BSC信道，信源概率空间为

X

P

=

０ １ 0.6 0.4

?0.990.01?信道矩阵 P??? 0.010.99??求该信道的I(X;Y)和容量，画出I(X;Y)和?、C和p的关系曲线。 2 、编写一M脚本文件t03.m，实现如下功能：

在任意输入一信道矩阵P后，能够判断是否离散对称信道，若是，求出信道容量C。 3、已知X=(0,1,2);Y=(0,1,2,3),信源概率空间和信道矩阵分别为

X

Px

=

０ １ ２ 0.3 0.5 0.2

P=

0.1 0.3 0 0.6 0.3 0.5 0.2 0 0.1 0.7 0.1 0.

实验4 Huffman编码对英文文本的压缩和解压缩

一、实验内容

根据信源压缩编码——Huffman编码的原理，制作对英文文本进行压缩和解压缩的软件。要求软件有简单的用户界面，软件能够对运行的状态生成报告，分别是：字符频率统计报告、编码报告、压缩程度信息报告、码表存储空间报告。 二、实验环境

1. 计算机

2. Windows 2000 或以上 3. Microsoft Office 2000 或以上 4. VC++ 6.0 三、实验目的

1. 掌握Huffman编码的原理

2. 掌握VC开发环境的使用（尤其是程序调试技巧） 3. 掌握C语言编程（尤其是位运算和文件的操作） 4. 掌握数据结构的内容：链表、顺序表、堆栈、最优二叉树 5. 掌握结构化程序分析和开发的软件工程原理 四、实验要求

1. 提前预习实验，认真阅读实验原理。

2. 认真高效的完成实验，实验过程中服从实验室管理人员以及实验指导老

师的管理。

3. 认真填写实验报告。 五、实验原理

压缩/解压缩流程

压缩流程：

读取扫描文本文件——〉统计字符频率——〉生成码字——〉保存压缩文件 解压缩流程：

读取扫描压缩文件——〉提取字符频率——〉生成码树——〉保存文本文件 六、参考书

1.

实验二 离散信道及其容量

一、实验目的

1、 2、 3、

理解离散信道容量的内涵；

掌握求二元对称信道（BSC）互信息量和容量的设计方法； 掌握二元扩展信道的设计方法并会求其平均互信息量。

二、实验原理

若某信道输入的是N维序列x，其概率分布为q(x),输出是N维

序列y,则平均互信息量记为I(X;Y)，该信道的信道容量C定义为

C?maxI(X;Y)。

q(x)三、实验内容

1、给定BSC信道，信源概率空间为

X

P

=

０ １ 0.6 0.4

?0.990.01?信道矩阵 P??? 0.010.99??求该信道的I(X;Y)和容量，画出I(X;Y)和?、C和p的关系曲线。 2 、编写一M脚本文件t03.m，实现如下功能：

在任意输入一信道矩阵P后，能够判断是否离散对称信道，若是，求出信道容量C。 3、已知X=(0,1,2);Y=(0,1,2,3),信源概率空间和信道矩阵分别为

X

Px

=

０ １ ２ 0.3 0.5 0.2

P=

0.1 0.3 0 0.6 0.3 0.5 0.2 0 0.1 0.7 0.1 0.

Harbin Institute of Technology

信

与 编 码 理实 验 报 告 设计题目： 循环码编、译码器实验 院 系： 电子与信息工程学院 班 级： 通信一班 姓 名： 周 蕾 学 号： 14S105045 序 号： 41 指导教师： 石硕 报告时间： 2014年12月20日

哈尔滨工业大学

论

息

一、设计题目、内容

（1）利用（7，4）系统循环码的生成多项式为：g(x)=x3+x+1，请设计该循环码的编码器；

（2）随机产生重量为0或1的八种错误图样中的一种，得到实际接收码字。

（3）根据接收到的码字进行译码，

（3.1）校验子多项式与错误图样多项式的对应关系表：

S(x) E(x) 0 0 1 1 x x x2 x2 x+1 x3 x2+x x4 x2+x+1 x5 x2+1 x6 （3.2）梅吉特译码电路：

1

二、设计工具

MATLAB的GUI界面。

一、 简要总结信源的熵、信道容量的物理意义，概念:

信源熵的物理意义：指信源中的各个符号的平均不确定性；熵是信源符号的平均信息量，是信源符号的平均不确定度。

信道容量概念：在信道可以传输的基本前提下，对信源的一切可能的概率分布而言，信道能够传输的最大（接收）熵速率称为信道容量。

意义：求出了某个信道的信道容量，也就找到了信源的最佳概率分布。从而指导人们改造信源，使之最大可能地利用信道的传输能力。

二、 写出离散信源熵、离散信道容量计算的基本步骤，画出实现离散信源熵、离散信道容量计算的程序流程图。

离散信源熵的计算步骤：

q?1?Hr?X??E?logr????p?ai?logr?ai?

p(ai)?i?1?信道容量的计算步骤：C??I?X;Y???bit/符号? max??PX实现离散信源熵的计算流程图：

输入P(ai) H(X)=0,i=1 H（X）=H（X）+ P(a1)logr(1/a1) i

实现离散信道容量计算的程序流程图：

输入p(xi)?p(0)(xi)

?? p(yj/xi)??ai?exp??p(yj/xi)ln p(xi)p(yj/xi)?j???i??

C1?n?1,n??ln?p(xi)aii

?? C2?n?

《信息论与编码》课程自学报告

题目：《信息论与编码》自学报告

学号：

姓名：

任课教师：黄素娟

联系方式：187********

二零17年1月10日

第一部分阐述“第四章信息率失真函数”主要内容1、基本概念

1.1失真函数与平均失真度

平均失真度

在离散情况下，信源X ＝{a1,a2,…ar} ，其概率分布p(x)＝[p(a1),p(a2),…,p(ar)] ，信宿Y ＝ {b1,b2,…bs} 。若已知试验信道的传递概率为p(bj/ai)时，则平均失真度为：

11()(,)()(/)(,)

r s

i j i i j XY i j D p ab d a b p a p b a d a b ===

=∑∑∑

凡满足保真度准则---平均失真度D ≤ D0的试验信通称D 失真许可的试验信道。

失真函数

假如某一信源X ，输出样值为xi ，xi ∈{a1,…an}，经过有失真的信源编码器，输出Y ，样值为yj ，yj ∈{b1,…bm}。如果xi ＝yj ，则认为没有失真；如果xi ≠ yj ，那么就产生了失真。失真的大小，用一个量来表示，即失真函数d(xi ，yj)，以衡量用yj 代替xi 所引起的失真程度。一般失真函数定义为

最常用的失真函数

前三种失真函数适用于连续信源，后一种