香农编码实验报告.doc

中南大学 信息论与编码实验报告 题 目 信源编码实验 指导教师 学 院专业班级 姓名 学号 日期 目录一、香农编码.3 实验目的.3 实验要求.3 编码算法.3 调试过程.3 参考代码.4 调试验证.7 实验总结.7二、哈夫曼编码.8 实验目的.8 实验原理.8 数据记录.9 实验心得.10一、香农编码1、实验目的 （1）进一步熟悉Shannon编码算法； （2）掌握C语言程序设计和调试过程中数值的进制转换、数值与字符串之间的转换等技术。2、实验要求 （1）输入：信源符号个数q、信源的概率分布p； （2）输出：每个信源符号对应的Shannon编码的码字。3、Shannon编码算法 1：procedure SHANNON(q,)2: 降序排列3: for i=1 q do4: F() 5： 6：将累加概率F()（十进制小数）变换成二进制小数。7：取小数点后个二进制数字作为第i个消息的码字。8：end for9：end procedure-4、 调试过程1、fatal error C1083: Cannot open include file: unistd.h: No such file or directory fatal error C1083: Cannot open include file: values.h: No such file or directory原因：unistd.h和values.h是Unix操作系统下所使用的头文件纠错：删去即可2、error C2144: syntax error : missing ) before type int error C2064: term does not evaluate to a function原因：l_i(int *)calloc(n,sizeof(int); l_i后缺少赋值符号使之不能通过编译纠错：添加上赋值符号3、 error C2018: unknown character 0xa1原因：有不能被识别的符号纠错：在错误处将不能识别的符号改为符合C语言规范的符号4、 error C2021: expected exponent value, not 原因：if(fabs(sum-1.0)DELTA); 这一行中DELTA宏定义不正确纠错：# define DELTA 0.0000015、 error C2143: syntax error : missing ; before 原因：少写了“;”号纠错：在对应位置添加上“;”号5、 参考代码# include# include# include# include# define DELTA 0.000001/*精度*/void sort(float*,int);/*排序*/int main(void)register int i,j;int n; /*符号个数*/int temp;/*中间变量*/float *p_i; /*符号的概率*/float *P_i; /*累加概率*/int *l_i; /*码长*/char * *C; /*码集合*/*用sum来检验数据，用p来缓存了中间数据*/float sum,p;/*输入符号数*/fscanf(stdin,%d,&n);/*分配内存地址 */p_i=(float *)calloc(n,sizeof(float);P_i=(float *)calloc(n,sizeof(float);l_i=(int *)calloc(n,sizeof(int); /* 存储信道传输的概率*/ for(i=0;in;i+) fscanf(stdin,%f,&p_ii); /*确认输入的数据*/ sum=0.0; for(i=0;iDELTA) fprintf(stderr,Invalid input data n); fprintf(stdout,Startingnn); /*以降序排列概率*/ sort (p_i,n); /*计算每个符号的码长*/ for(i=0;in;i+) p=(float)(-(log(p_ii)/log(2.0); l_ii=(int)ceil(p); /*为码字分配内存地址*/ C=(char *)calloc(n,sizeof(char *); for(i=0;in;i+) Ci=(char *)calloc(l_ii+1,sizeof(char); Ci0=0; /*计算概率累加和*/ P_i0=0.0; for(i=1;in;i+) P_ii=P_ii-1+p_ii-1; /*将概率和转变为二进制编码*/ for(i=0;in;i+) for(j=0;jl_ii;j+) /*乘2后的整数部分即为这一位的二进制码元*/ P_ii=P_ii*2; temp=(int)(P_ii); P_ii=P_ii-temp;/*整数部分大于0为1，等于0为0*/ if(temp=0) Ci=strcat(Ci,0); else Ci=strcat(Ci,1); /*显示编码结果*/ fprintf(stdout,The output coding is :n); for(i=0;i=0;i-) free(Ci); free(C); free(p_i); free(P_i); free(l_i); exit(0); /*冒泡排序法*/ void sort(float *k,int m) int i=1;/*外层循环变量*/ int j=1;/*内层循环变量*/ int finish=0;/*结束标志*/ float temp;/*中间变量*/ while(im&!finish) finish=1; for(j=0;jm-i;j+) /*将小的数后移*/ if(kj clear all p=0.20 0.18 0.15 0.17 0.19 0.10 0.01;l=0;H=0;N=length(p);for i=1:N H=H+(-p(i)*log2(p(i); endfprintf(信源信息熵：n);disp(H);for i=1:N-1 for j=i+1:N if p(i)p(j) m=p(j); p(j)=p(i); p(i)=m; end endendfor i=1:N-1 c(i,:)=blanks(N*N); end c(N-1,N)=0; c(N-1,2*N)=1; for i=1:N-1 %对字符数组c码字赋值过程，记下沿路径的“1”和0; c(N-i,1:N-1)=c(N-i+1,N*(find(m(N-i+1,:)=1)-(N-2):N*(find(m(N-i+1,:)=1); c(N-i,N)=0; c(N-i,N+1;2*N-1)=c(N-i,1:N-1); c(N-i,2*N)=1; for j=1:i-1 c(N-i,(j+1)*N+1:(j+2)*N)=c(N-i+1,N*(find(m(N-i+1,:)=j+1)-1)+1:N*find(m(N-i+1,:)=j+1); endendfor i=1:N h(i,1:N)=c(1,N*(find(m(1,:)=i)-1)+1:find(m(1,:)=i)*N);%码字赋值 ll(i)=length(find(abs(h(i,:)=32);%各码字码长 endl=sum(p.*ll);%计算平均码长n=H/l;%计算编码效率fprintf(编码的码字：n);disp(