汉明码实验报告(内附C++源码).doc

计算机科学与工程系1、 实验名称：汉明码2、 实验环境软件环境：Windows 2000，Microsoft Visual C+6.0硬件环境：P4，2.4GHz，256内存，IBM-PC及兼容机3、 实验目的 了解汉明码的编码原理，纠错原理，译码原理；给定汉明码的监督矩阵，能够写出生成矩阵，能够通过监督矩阵或生成矩阵进行编码，能够通过监督矩阵进行校码与译码，会计算汉明码的错误概率以及导出增余汉明码等相关知识。4、 实验内容在Microsoft Visual c+ 6.0软件环境下，编写一个程序，使之实现汉明码以及增余汉明码的编码、检码、译码过程。1、通过对书本的学习，以及对课堂知识的掌握，了解汉明码的纠错原理，编写出汉明码的纠错程序。2、基于汉明码的编写，进一步完成对检码译码及增余汉明码的实现。3、实验验证程序的合理性，结果的正确性，和结构的完善性。5、 实验过程与实验结果源程序：#include#includeusing namespace std;#define Pe 0.0001class HMCodingprivate:int n,k,r;/汉明码参数int i,j;/用于指示循环次数int *H,*X,*G,*check_code;string *H_Column,*H_Column_Z,code_str;int code_num,code_num_z;public:void Initializing(int,int);void Show_H(int,int);void Get_G();void Show_G(int,int);void HM_Efficiency_Analysing();/*对汉明码进行编码效率分析*/int Binary_Str_Check(string);void Encoding();/汉明码编码void Encoding_Z();/增余汉明码编码void Decoding();/汉明码译码void Decoding_Z();/增余汉明码译码void Get_H_Column();/获取汉明码监督矩阵的每一列void Get_H_Column_Z();/获取增余汉明码监督矩阵的每一列void Get_Judge_Result();/获取汉明码校码结果void Get_Judge_Result_Z();/获取增余汉明码校码结果void Checking();/汉明码校码void Checking_Z();/增余汉明码校码void GOTO_HMCding_Z();HMCoding hmcoding;/全局变量/*初始化模块*/void HMCoding:Initializing(int _n,int _k)n=_n;k=_k;r=_n-_k;cout请给定（n，k）汉明码的监督矩阵Hrn:endl;H=new int *r+1;/初始化(n,k)汉明码监督矩阵for(i=0;ir+1;i+)Hi=new intn+1;for(i=0;ir;i+)for(j=0;jHij;/初始化增余项for(j=0;jn+1;j+)Hrj=1;for(i=0;ir;i+)Hin=0;/为X分配存储单元X=new intn+1;for(j=0;jn+1;j+)Xj=0;Get_H_Column();/获取监督矩阵的每一列Get_H_Column_Z();/进一步获取增余监督矩阵的每一列/获取监督矩阵的每一列，用于汉明码校码void HMCoding:Get_H_Column()string temp;H_Column=new stringn+1;for(i=0;in;i+)temp=;for(j=0;jr;j+)if(!Hji)temp+=0;elsetemp+=1;H_Columni=temp;H_Columnn=000;/获取增余监督矩阵的每一列，用于增余汉明码校码void HMCoding:Get_H_Column_Z()H_Column_Z=new stringn+2;for(i=0;in+1;i+)H_Column_Zi=H_Columni+1;H_Column_Zn+1=0000;void HMCoding:Show_H(int x,int y)for(i=0;ix;i+)for(j=0;jy;j+)coutHij ;coutendl;void HMCoding:Get_G()G=new int *k;for(i=0;ik;i+)Gi=new intn;for(i=0;ik;i+)for(j=0;jk;j+)if(i=j)Gij=1;elseGij=0;for(i=0;ir;i+)for(j=0;jk;j+)Gji+k=Hij;void HMCoding:Show_G(int x,int y)Get_G();for(i=0;ix;i+)for(j=0;jy;j+)coutGij ;coutendl;void HMCoding:HM_Efficiency_Analysing()cout对（n，k）汉明码的评价如下：endl;cout（n，k）汉明码的效率E=k/n*100%=k*1.0/n*100%endl;cout（n，k）汉明码的错误概率P=n*(n-1)*Pe*Pe=n*(n-1)*Pe*Peendl;/*编码模块*/二进制序列合理性检测int HMCoding:Binary_Str_Check(string temp)int flag=1;/先假设输入的消息串不含除0、1外的字符for(int i=0;tempi!=0;i+)if(!(tempi=0|tempi=1)flag=0;break;return flag;/汉明码编码void HMCoding:Encoding()A:string binary_str;int flag;int binary_num=0;cout请输入待编码的二进制序列：binary_str;flag=Binary_Str_Check(binary_str);while(binary_strbinary_num!=0)binary_num+;/*统计输入的二进制序列所含码元个数*/if(binary_num%k!=0&flag)/*序列所含码元个数不是k的整数倍，无法全部编码*/cout您输入的二进制序列存在冗余，请重新输入!n;goto A;if(binary_num%k!=0&!flag)cout您输入的二进制序列存在冗余且含除0、1外的字符，请重新输入!n;goto A;if(binary_num%k=0&!flag)cout您输入的二进制序列含除0、1外的字符，请重新输入!n;goto A;code_str=;for(i=0;ibinary_num;i=i+k)for(j=0;jk;j+)/*获取k位信息元*/if(binary_stri+j=0)Xj=0;elseXj=1;int temp;string partial_str=;for(int t=0;tn;t+)/*用k位信息元组成的向量与生成矩阵作矩阵乘法，得到对应n元码组*/temp=0;for(j=0;jk;j+)temp+=Xj*Gjt;if(temp%2=0)partial_str+=0;elsepartial_str+=1;code_str+=partial_str;cout进行（n，k）汉明码编码后的二进制序列为：ncode_strendl;/增余汉明码编码void HMCoding:Encoding_Z()code_str=;A_Z:string binary_str;int flag;int binary_num=0;cout请输入待编码的二进制序列：binary_str;flag=Binary_Str_Check(binary_str);while(binary_strbinary_num!=0)binary_num+;/*统计输入的二进制序列所含码元个数*/if(binary_num%k!=0&flag)/*序列所含码元个数不是k的整数倍，无法全部编码*/cout您输入的二进制序列存在冗余，请重新输入!n;goto A_Z;if(binary_num%k!=0&!flag)cout您输入的二进制序列存在冗余且含除0、1外的字符，请重新输入!n;goto A_Z;if(binary_num%k=0&!flag)cout您输入的二进制序列含除0、1外的字符，请重新输入!n;goto A_Z;for(i=0;ibinary_num;i=i+k)for(j=0;jk;j+)/*获取k位信息元*/if(binary_stri+j=0)Xj=0;elseXj=1;int temp;string partial_str=;for(int t=0;tn;t+)/*用k位信息元组成的向量与生成矩阵作矩阵乘法，得到对应n元码组*/temp=0;for(j=0;jk;j+)temp+=Xj*Gjt;if(temp%2=0)partial_str+=0;Xj+k=0;elsepartial_str+=1;Xj+k=1;/生成增余汉明码最后一位/监督规则：对原汉明码所有n个码元取模2和int sum=0;for(j=0;jn;j+)sum+=Xj;if(sum%2=0)partial_str+=0;elsepartial_str+=1;code_str+=partial_str;cout进行（n+1，k）增余汉明码编码后的二进制序列为：ncode_strendl;/*校码模块*/利用汉明码校码void HMCoding:Checking()B:string binary_str;int flag;int binary_num=0;cout请输入待译的二进制序列：binary_str;flag=Binary_Str_Check(binary_str);while(binary_strbinary_num!=0)binary_num+;/*统计输入的二进制序列所含码元个数*/if(binary_num%n!=0&flag)/*序列所含码元个数不是n的整数倍，无法全部译码*/cout您输入的二进制序列存在冗余，请重新输入!n;goto B;if(binary_num%n!=0&!flag)cout您输入的二进制序列存在冗余且含除0、1外的字符，请重新输入!n;goto B;if(binary_num%n=0&!flag)cout您输入的二进制序列含除0、1外的字符，请重新输入!n;goto B;code_num=binary_num/n;/统计n元码组的个数check_code=new int*code_num;for(i=0;icode_num;i+)check_codei=new intn;for(i=0;icode_num;i+)/*每次取n个码元进行校正*/for(j=0;jn;j+)check_codeij=binary_stri*n+j-0;Get_Judge_Result();/利用增余汉明码校码void HMCoding:Checking_Z()B_Z:string binary_str;int flag;int binary_num=0;cout请输入待译的二进制序列：binary_str;flag=Binary_Str_Check(binary_str);while(binary_strbinary_num!=0)binary_num+;/*统计输入的二进制序列所含码元个数*/if(binary_num%(n+1)!=0&flag)/*序列所含码元个数不是n+1的整数倍，无法全部译码*/cout您输入的二进制序列存在冗余，请重新输入!n;goto B_Z;if(binary_num%(n+1)!=0&!flag)cout您输入的二进制序列存在冗余且含除0、1外的字符，请重新输入!n;goto B_Z;if(binary_num%(n+1)=0&!flag)cout您输入的二进制序列含除0、1外的字符，请重新输入!n;goto B_Z;code_num_z=binary_num/(n+1);/统计n+1元码组的个数check_code=new int*code_num_z;for(i=0;icode_num_z;i+)check_codei=new intn+2;for(i=0;icode_num_z;i+)/*每次取n+1个码元进行校正*/for(j=0;jn+1;j+)check_codeij=binary_stri*(n+1)+j-0;Get_Judge_Result_Z();/获取汉明码校码结果void HMCoding:Get_Judge_Result()int temp;int flag;string partial_str;cout（n，k）汉明码校码结果如下：endl;cout码组 状态 校正后endl;for(int t=0;tcode_num;t+)flag=0;partial_str=;for(i=0;ir;i+)temp=0;for(j=0;jn;j+)temp+=Hij*check_codetj;if(temp%2=0)partial_str+=0;elsepartial_str+=1;/对partial_str进行判断for(i=0;in+1;i+)if(H_Columni=partial_str)flag=1;break;if(flag&in)/表示第i个码元出错，将其改正for(j=0;jn;j+)coutcheck_codetj;cout 第i+1位错，可纠正 ;check_codeti=(check_codeti+1)%2;/1变0，0变1for(j=0;jn;j+)coutcheck_codetj;if(flag&i=n)/表示全对for(j=0;jn;j+)coutcheck_codetj;cout 全对 ;for(j=0;jn;j+)coutcheck_codetj;coutendl;/获取增余汉明码校码结果void HMCoding:Get_Judge_Result_Z()int temp;int flag;string partial_str;cout（n+1，k）增余汉明码校码结果如下（注：* 表示无法识别的码元）：endl;cout码组 状态 校正后endl;for(int t=0;tcode_num_z;t+)flag=0;partial_str=;for(i=0;ir+1;i+)temp=0;for(j=0;jn+1;j+)temp+=Hij*check_codetj;if(temp%2=0)partial_str+=0;elsepartial_str+=1;/对partial_str进行判断for(i=0;in+2;i+)if(H_Column_Zi=partial_str)flag=1;break;if(flag&in+1)/表示第i个码元出错，将其改正check_codetn+1=1;/表示正确接收for(j=0;jn+1;j+)coutcheck_codetj;cout 第i+1位错，可纠正 ;check_codeti=(check_codeti+1)%2;/1变0，0变1for(j=0;jn+1;j+)coutcheck_codetj;if(flag&i=n+1)/表示全对check_codetn+1=1;/表示正确接收for(j=0;jn+1;j+)coutcheck_codetj;cout 全对 ;for(j=0;jn+1;j+)coutcheck_codetj;if(!flag)check_codetn+1=0;/表示两位出错并无法纠正for(j=0;jn+1;j+)coutcheck_codetj;cout 某两位出错，无法纠正 ;for(j=0;jn+1;j+)cout*;/* 表示无法正确识别的码元coutendl;/*译码模块*/利用汉明码译码void HMCoding:Decoding()cout（n，k）汉明码译码结果为：endl;for(i=0;icode_num;i+)for(j=0;jk;j+)coutcheck_codeij;coutendl;/利用增余汉明码译码void HMCoding:Decoding_Z()cout（n+1，k）增余汉明码译码结果为（注：* 表示无法识别的码元）：endl;for(i=0;icode_num_z;i+)if(check_codein+1=1)for(j=0;jk;j+)coutcheck_codeij;elsefor(j=0;jk;j+)cout*;coutendl;/*主函数*/void HMCoding:GOTO_HMCding_Z()char choice1= ;coutn *欢迎进入（n+1,k）增余汉明码编码/校码/译码系统*n;cout由汉明监督矩阵导出的增余监督矩阵Hr+1n+1为：endl;hmcoding.Show_H(r+1,n+1);Z:cout（n+1,k）增余汉明码编码/校码/译码系统n;cout E.增余汉明码编码 D.增余汉明码校码/译码 R.返回 Q.退出endl;coutchoice1;if(choice1=E|choice1=e)/进行编码hmcoding.Encoding_Z();goto Z;else if(choice1=D|choice1=d)hmcoding.Checking_Z();hmcoding.Decoding_Z();goto Z;else if(choice1=R|choice1=r)return;else if(choice1=Q|choice1=q)/退出 exit(0);else/如果选了选项之外的就让用户重新选择cout您没有输入正确的步骤，请重新输入！endl;goto Z;coutendl;void main()char choice= ;/用于记录初始化情况int flag=0;int n,k;coutn09计科二班信息论第二实验小组小组成员：学号姓名endl;cout20091883 潘柳燕endl;cout20091888 李文超endl;cout20091908 周发洪endl;cout20091909 吴针朋endl;cout20091911 张 丹（组长）endl;coutn *汉明码编码/校码/译码系统*n;coutn;coutk;while(choice!=Q&choice!=q)/当choice的值不为q且不为Q时循环C:cout（n,k）汉明码编码/校码/译码系统n; cout I.输入建立 E.汉明码编码 D.汉明码校码/译码n;cout Z.进入相应的增余汉明码系统 Q.退出n;coutchoice; if(choice=I|choice=i)/初始