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信息论与编码技术 实 验 指 导 书 通信工程教研室 实验一：信息量及信道容量的计算 实验目的：通过该实验，掌握通过计算机实验信息量和信道容量的计算方法 实验要求：对一个离散的无记忆信源，给定信源的输入概率分布，给定一个信道特性，计算各种信息量和熵，并计算信道容量。 实验原理： ?设输入X∈{x1,x2,…,xi,…,xn} 输出Y∈{y1,y2,…,yj,…,ym}　，信道的一般数学模型如下图： 在给定信源概率分布条件下， 各种熵的求解方法如下： 信源熵 条件熵 联合熵 交互熵 信道容量 ?一般离散信道容量对计算步骤总结如下： 实验设备：计算机 c++ 五、实验报告要求 画出程序设计的流程图， 写出程序代码， 写出在调试过程中出现的问题 ， 对实验的结果进行分析。 实验二　香农编码 一 实验目的、掌握通过计算机实现香农编码 二实验要求 对于给定的信源的概率分布,按照香农编码的方法进行计算机实现. 三、实验原理 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 信源符号按概率从大到小排列 对信源符号求累加和，表达式： Pi=Pi-1+p(xi) 求自信息量，确定码字长度。自信息量I(xi)=-log(p(xi));码字长度取大于等于自信息量的最小整数。 将累加和用二进制表示，并取小数点后码字的长度的码 。 四、实验设备 计算机 c++ 五实验报告 1、画出程序设计的流程图， 2、写出程序代码， 3、写出在调试过程中出现的问题 ， 4、对实验的结果进行分析。 实验三　费诺编码 一 实验目的:掌握通过计算机实现费诺编码 二实验要求: 对于给定的信源的概率分布,按照费诺编码的方法进行计算机实现. 三实验原理 费诺编码的步骤: A 将概率按从大到小的顺序排列 B 按编码进制数将概率分组，使每组概率和尽可能接近或相等。 C 给每组分配一位码元 D 将每一分组再按同样原则划分，重复b和c，直到概率不再可分为止 四 实验设备 计算机 c++ 五实验报告 1、画出程序设计的流程图， 2、写出程序代码， 3、写出在调试过程中出现的问题 ， 4、对实验的结果进行分析。 实验四　哈夫曼编码 一 实验目的:掌握通过计算机实现哈夫曼编码 二实验要求: 对于给定的信源的概率分布,按照哈夫曼编码的方法进行计算机实现. 三实验原理 哈夫曼编码的步骤: (1). 把信源符号按概率大小顺序排列， 并设法按逆次序分配码字的长度。 (2). 在分配码字长度时，首先将出现概率 最小的两个符号的概率相加合成一个概率 (3). 把这个合成概率看成是一个新组合符号地概率，重复上述做法直到最后只剩下两个符号概率为止。 (4). 完成以上概率顺序排列后，再反过来逐步向前进行编码，每一次有二个分支各赋予一个二进制码，可以对概率大的赋为零，概率小的赋为1。 四实验设备 计算机 c++ 五实验报告 1、画出程序设计的流程图， 2、写出程序代码， 3、写出在调试过程中出现的问题 ， 4、对实验的结果进行分析。 六 参考程序 哈夫曼编码： 根据二叉树思想，将二叉树的程序改编 ? ? ? #includeiostream#includestringusing namespace std;typedef struct {??? int weight;??? int flag;??? int parent;??? int lchild;??? int rchild;}hnodetype;typedef struct {??? int bit[10];??? int start;??? char leaf;}hcodetype;void huf(char cha[],int m[],int n){?????????????????????????????????? ??? int i,j,m1,m2,x1,x2,c,p;??? hnodetype *huffnode=new hnodetype[2*n-1];??? hcodetype *huffcode=new hcodetype[n],cd;??? for(i=0;i2*n-1;i++)??? {???????????????????????????????????? //初始化哈夫曼树??????? huffnode[i].weight=0;??????? huffnode[i].parent=0;??????? huffnode[i].flag=0;??????? huffnode[i].lchild=-1;??????? huffnode[i].rchild=-1;??? }??? for(i=0;in;