信息论与编码课程设计统计信源熵与哈夫曼编码.doc

信息论与编码课程设计报告 设计题目：统计信源熵与哈夫曼编码 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 教师评分 　2015年 3 月 25 日 目 录 一、设计任务与要求 3 二、设计思路 3 三、设计流程图 5 四、程序运行及结果 6 五、心得体会 8 参考文献 9 附录：源程序 10 设计任务与要求 1.1设计目的 信息论与编码是信息、通信、电子工程专业的基础，对理论研究和工程应用均有重要的作用。通过对本次课程设计，我们将学到的理论知识用于实践，用软件编写程序实现具体的计算和逻辑问题，使我们对所学知识有更深层次的认知，加深对课本知识的理解。 1.2设计要求 （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。 设计思路 2.1编码效率计算公式： 其中H（X）为信源熵，K表示平均码长。 2.3变长码的编码方法 能获得最佳码的编码方法主要有： ＆ 香农（Shannon） ＆ 费诺（Fano） ＆ 霍夫曼（Huffman） 本设计以霍夫曼编码为例； （1）将信源消息符号按其出现的概率大小依次排列 p(x1)≥p(x2)≥…≥ p(xn) （2）取两个概率最小的符号分别配以0和1，并将这两个概率相加作为一个新符号的概率，与未分配码元的符号重新排队。 （3）对重排后的两个概率最小符号重复步骤2的过程。 （4）继续上述过程，直到最后两个符号配以0和1为止。 （5）从最后一级开始，向前返回得到各个信源符号所对应的码元序列，即相应的码字。 2.3 具体设计思路 （1）统计信源熵 在VC++环境中进行编程 （1）运行程序，在对话框里输入一段英文，将26个英文字母及空格作为信源。 （2）计算每个字母出现的次数（不区分大小写），再通过计算信源总大小来计算在本篇文章中每个字母出现的概率。 （3）通过信源熵计算公式来计算信源熵。 （2） 哈夫曼编码 在VC++环境中进行编程 输入概率矩阵，并检验是否正确，即各概率不能小于零，总概率之和等于一。 建立各概率符号的位置索引矩阵Index,利于编码后从树根进行回溯,从而得出对应的编码 输出所需的哈弗曼编码。 计算信源熵，并计算平均码长，算出编码效率。 输出结果。 设计流程图 3.1统计信源熵的设计思路 3.2哈夫曼编码设计思路 程序运行及结果 4.1统计信源熵程序运行结果 运行程序并输入: The most distant way in the world is not the way from birth to the end.it is when i sit near youthat you dont understand i love u.The most distant way in the worldis not that youre not sure i love u.It is when my love is bewildering the soulbut i cant speak it out. T测试目的：检验程序是否正确。 检验方法：用验证法来检验；看中概率是否为一，并检测信源熵是否正确。 检验结果：程序运行结果正确。 如下为运行结果截屏 4.2哈夫曼编码程序运行结果 测试输入：0.20 0.19 0.18 0.17 0.15 0.10 0.01 测试目的：测试经常出现的信源符号是否对应较短的码长，检测程序运行结果是否正确。 正确输出：10 11 000 001 010 0110 0111 信源熵为-2.60868 bit/符号 平均码长为2.72 码元/符号 传送速率为0.959075 bit/码元 实际输出：与争取而输出一样 检测结果：程序无错误 以下为运行结果截屏 心得体会 刚开始课程设计的时候，自己是毫无头绪的，不知道从哪里下手，最重要的原因是对C 语言没有达到熟练的程度，自己不是很自信。但是万事开头难，什么困难只要踏出第一步，接下来就会一步步化解。 为了更加熟练地用C语言程序进行编写，我与同组成员仔细地复习以前学过的书籍，经过一段时间后对语法的掌握更加地熟练。 但是实际上在编写