算数编码实验.doc

实验一：算数编码实验 一、实验目的 掌握算数编码原理。 二、实验内容 利用Matlab编写程序实现算数编码，包括： 对文件符号进行概率统计，生成编码表； 对文件进行压缩编码； （选做）对文件进行解压缩，比较原始数据和解压后的数据之间是否有损耗。 三、实验仪器 1、计算机一台； 2、Matlab仿真软件。 四、实验原理 算术编码的编码对象是一则消息或一个字符序列，其编码思路是将该消息或字符序列表示成0和1之间的一个间隔(Interval)上的一个浮点小数。 在进行算术编码之前，需要对字符序列中每个字符的出现概率进行统计，根据各字符出现概率的大小，将每个字符映射到[0,1]区间上的某个子区间中。然后，再利用递归算法，将整个字符序列映射到[0,1]区间上的某个Interval中。在进行编码时，只需从该Interval中任选一个小数，将其转化为二进制数。 符号序列越长，编码表示它的Interval的间隔就越小，表示这一间隔所需的二进制位数就越多，编码输出的码字就越长。 五、实验结果 算数编码的MATLAB程序运行结果如下： 请输入编码的字符串state_tree _ a e r s t 0.1 0.1 0.3 0.3 0.1 0.1 输入第1符号的间隔左右边界： 0.80000000000000 0.90000000000000 输入第2符号的间隔左右边界： 0.89000000000000 0.90000000000000 输入第3符号的间隔左右边界： 0.89100000000000 0.89200000000000 输入第4符号的间隔左右边界： 0.89190000000000 0.89200000000000 输入第5符号的间隔左右边界： 0.89192000000000 0.89195000000000 输入第6符号的间隔左右边界： 0.89192000000000 0.89192300000000 输入第7符号的间隔左右边界： 0.89192270000000 0.89192300000000 输入第8符号的间隔左右边界： 0.89192285000000 0.89192294000000 输入第9符号的间隔左右边界： 0.89192286800000 0.89192289500000 输入第10符号的间隔左右边界： 0.89192287340000 0.89192288150000 算术编码程序代码如下： str=input(请输入编码的字符串); l=0;r=1;d=1; %初始间隔 p=[0.1 0.1 0.3 0.3 0.1 0.1]; %字符的概率分布，sum(p)=1 n=length(str); disp(_ a e r s t) disp(num2str(p)) for i=1:n switch str(i) case _ m=1; case a m=2; case e m=3; case r m=4; case s m=5; case t m=6; otherwise error(请不要输入其它字符！); end %判断字符 pl=0;pr=0; for j=1:m-1 pl=pl+p(j); end for j=1:m pr=pr+p(j); end %概率统计 l=l+d*pl; r=l+d*(pr-pl); strl=strcat(输入第,int2str(i),符号的间隔左右边界：); disp(strl); format long disp(l);disp(r); d=r-l; end l=l+d*pl; r=l+d*(pr-pl); str1=strcat(输入第,int2str(i),符号的间隔左右边界：); disp(strl); format long disp(l);disp(r); d=r-1; end 六、实验结果分析 通过本次实验，我了解了算数编码的原理和实现方法，算术编码用到两个基本的参数：符号的概率和它的编码间隔。信源符号的概率决定压缩编码的效率，也决定编码过程中信源符号的间隔，而这些间隔包含在0到1之间。对信源进行算数编码需要两