第二章 数据编码

1、第二章 数据编码 主要内容： 数据编码标准 语音编码与IP电话通信 数据编码数据编码标准 国际5号码 国际2号码 EBCDIC 汉字编码国际5号码 国际5号码是由美国标准化协会于1963年提出的ASCII码，被国际标准化组织ISO和原国际电报电话咨询委员会CCITT采纳后发展起来的，现已成为国际通用的信息交换标准代码。 国际5号码是7单位码，能够表示128个符号。其中有34个编码是通信、格式等控制字符，其余94个编码分别为09十个阿拉数字、26个英文字母的大小写以及运算符号和标点符号等。国际2号码 国际2号码是5单位码，是由博多发明的，因此又称为博多码。博多码中因为定义了转义字符“数字/字母”

2、，因此博多码最多能表示64个字符，但国际2号码只使用了其中的58个。 国际2号码主要应用于电报通信中，我国电报通信采用5中取3恒比码。 EBCDIC 扩展二十进制交换码（Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)。 EBCDIC码是由IBM公司开发的一种数据编码方案，主要用于IBM大型机及外围设备中。 EBCDIC码是8位码，最多可以表示256个字符，但实际中只定义了143种，剩余113个可以自主定义。汉字编码 汉字编码的步骤： 先转换成字符编码，即“外码”，亦称汉字输入码，用于终端与人之间的交互； 然后由计算机将“外码”转换成二进制，称为“

3、内码”，“内码”是计算机内部用来存储、处理的码。 不同的输入方法，形成不同的汉字外码。 汉字外码的形式 流水码：按汉字的排列顺序形成的编码，如区位码，该码是4位十进制码。 音码：按汉字的读音形成的编码，如全拼，双拼，简拼等。 形码：按汉字的字形形成的编码，如五笔，郑码等。 音形码：按汉字的音形结合形成的编码。如自然码 信源编码在移动通信中被称为语音编码。 语音编码是指模拟话音信号进行模数转换的过程。 主要有以下三种方式： 波形编码 参量编码 混合编码语音编码与IP电话原理 波形编码的基本原理：将话音抽样、量化、编码。 参量编码的基本原理：以LPC(线性预测编码声码器）为例，在发端将语音的特征参

4、数分析出来，然后将其编成二进制码传送。 混合编码的基本原理：同时使用两种或两种以上的编码方法进行编码的过程。 IP电话原理：通过语音压缩算法对语音信号进行压缩编码处理。然后将数据按TCP/IP标准进行打包，经过网络把数据包发送到接受地。数据压缩编码 哈弗曼编码 LZW编码 LZ编码哈弗曼编码 基本思想：根据已经统计出的符号概率进行编码，为概率大的字符编长度短的码，为概率小的字符 编码步骤： 1、为每个符号指定一个只包含一个节点的二叉树，把该字符的概率指派给对应的树，称之为权值； 2、寻找权值最小的两棵树，将其作为子树合并成一棵树，新树的权值是两树权值之和 3、重复第2步直到只剩一棵树； 4、给

5、树的所有左分支指派一个0（或1），右分支指派一个1（或0）； 5、从根出发到达每个叶节点，连接沿途所有的指派值。哈弗曼编码例如：有一信源包含5个符号：请对以上信源进行哈夫曼编码，并写出每个符号所对应的码字。 0.250.150.100.200.30ABCDE例：有一如下信源：请对以上信源进行哈夫曼编码，并写出每个符号所对应的码字。 12345670.19 0.10 0.01 0.18 0.20 0.17 0.15aaaaaaa实验：哈夫曼编码程序设计实验内容：1、一维哈夫曼编码：输入一个数组进行编码； 2、二维哈夫曼编码：输入一张图片进行编码。LZ编码和LZW编码 1977年，由两位以色列教授

6、Lenpel和Zip提出，查找冗余字符和用较短的符号标记替代冗余字符的概念，该方法即为LZ编码，有LZ77，LZ78 1985年，有Welch加以改进形成LZW编码。 现用的算法：LZ77，LZ78 ，LZW，均为无损压缩。 LZ77，LZ78 ，LZW一起垄断着数据压缩领域，广泛应用于计算机文件。主要应用于图像压缩，对简单图像和平滑且噪声小的信号源有较高的压缩比（除用于图像处理以外，还用于文本程序等数据压缩领域）。对可预测性不大的数据有较好的效果，如GIF动画效果格式的图像压缩，平均压缩比在2：1以上，最高可达3：1 Windows系统下的压缩工具以LZ编码为核心的有：Winzip，Winr

7、ar等； MS-DOS系统下的压缩工具以LZ编码为核心的有：ARC； Unix系统下的压缩工具以LZW编码为核心的有：compress 和 uncompress(几乎成unix上的压缩标准） LZ编码编码思想：“字典模型”编码思路：1、将已编过的信息作为字典； 2、从编码的第一个字符开始在字典中查找对应的字符串，看是否曾经出现过来找出应对措施。编码字典：可跟随压缩进程滑动，大小固定的字符串窗口。编码模型：编码步骤： 1、从当前编码位置开始考察待编码数据，并在滑动窗口中找到尽可能长的匹配字符串，如果找到，进入第2步，否则，进入第3步； 2、输出（off,len,c)，滑动窗口向后滑动len+1个

8、字符，进入第1步； 3、输出（0，0，c），滑动窗口向后滑动len+1个字符，进入第1步。例1：若窗口的大小为10个字符，已经编过的字符是abcdbbccaa，即将编码的字符为：abaeaaabaee，写出未编码字符的编码过程。例2：上题窗口不变，即将编码的符号变为：cdbbaacdbb，学生自己做！LZW编码 LZW编码中字符字典不断增大，放入串表中的每个字符串都用一个数字代码指明其位置。 LZW编码中字符串字典的组成。LZW编码步骤： 1、若新字符串在串表中，则不输出，直接取下一字符； 2、若新字符串不再串表中，则输出新串前缀所对应的代码，并将新串加入串表中，再取下一字符。 新字符串=前缀+当前输入字符前缀的取法： 1、若当前输入字符为第一个输入字符时，前缀为NULL; 2、若串表中刚刚形成的新字符串所对应的输出为“无输出”，则该新串整体作为下一新串的前缀； 3、若非1、2，则上一新串的最后一个字符是下一新串的前缀。例1：写出输入字符串ababc的LZW的编码过程。例2：写出输入字符串abcdeedabcd的LZW的编码过程。实验