信息论上机报告

信息论上级报告题目一算术编码1、题目要求算术编码是把一个信源表示为实轴上0和1之间的一个区间，信源集合中的每一个元素都用来缩短这个区间。算法流程输入信源符号个数，信源概率分布，还有需要编码的符号序列，根据概率可以算出初始编码间隔，High——当前编码的上限，Low——当前编码的下限，high——中间变量，用来计算下一个编码符号的当前间隔的上限，low——中间变量，用来计算下一个编码符号的当前间隔的下限，d——当前间隔之间的距离。扫描需编码的符号序列，确定编码空间第1个编码符号的当前间隔为其初始的编码间隔，第i个编码符号的当前间隔为第i-1个编码后的［Low，High)，第i+1个编码符号的当前间隔算法如下：high=Low+d*第i+1个初始编码符号对应的上限，low=Low+d*第i+1个编码符号对应的下限，然后High=high，Low=low，d=d*第i个编码符号的概率。设计设计思想：其算法的主要算法基本思想：首先就是构造一个结构体用于存储信源的相关信息(包括信源符号，信源概率，编码的上下限)；接着就是初始化信源的相关信息，如初始化编码间隔；利用算术编码的原理构造编码方法，最后实现编码。调试分析：此算法主要就是算术编码方法的构造，利用算法中Initial_message()函数初始化以后，根据初始化间隔完成编码序列的编码。在调试的过程中经常遇到一些小问题，通过一步步的调试以及修改，问题一个的解决了。同时也遇到比较大的问题，就是编码方法过程的实现，最大的体会就是必须深入理解次编码方法的原理。用户手册：首先设置信源符号的个数和编码的序列长度(即算法中宏定义的N和n)，然后输入N个信源符号及其概率，如，a空格0.2输入(重复N次)，最后输入长度为n的信源符号序列，即长度为n要编码的序列。5.流程图7,源程序清单：#include<stdio.h>#include<string.h>#include<conio.h>#defineN4//信源符号的个数#definen7〃要编码的序列长度structARC{charm[N];floatP[N];floatLow[N];floatHigh[N];floatlow;floathigh;}code;Initial_message()//初始化编码间隔floatF=0;inti=0,j;printf("请输A%d个信源符号及其概率!\n",N);for(i=0;i<N;i++){scanf("%c%f”,&code.m[i],&code.P[i]);getchar();}for(j=0;j<N;j++){code.Low[j]=F;F=F+code.P[j];code.High[j]=F;}printf("信源符号概率初始编码间隔\/);for(j=0;j<N;j++){printf("%c%f[%f,%f)\n",code.m[j],code.P[j],code.Low[j],code.High[j]);}}main(){inti=0;intBcode[10];charc[n];char*p=NULL;char*q=NULL;floats,mid;Initial_message();printf(-请输入长度为％d要编码的序列:”,n);scanf("%s”,c);p=c;q=code.m;while(q!=NULL)//判定第一个需要编码序列的第一符号所在的间隔{if(*p==*q){code.low=code.Low[i];code.high=code.High[i];printf("%c\n[%f,%f)\n",code.m[i],code.low,code.high);gotoss;}else{q++;i++;}}ss:p++;while(*p!='\0')//利用算术编码的方法，求出编码的十进制结果{intk=0;floatt;floatpt=0;intk1;q=code.m;while(*q!='\0'){if(*p==*q){if(k==0){t=code.high-code.low;code.low=code.low+t*pt;code.high=code.low+t*code.P[k];printf("%c\n[%f,%f)\n",code.m[k],code.low,code.high);gotoxx;}else{k1=k;while(k1){t=code.high-code.low;pt=pt+code.P[k1-1];k1--;}code.low=code.low+t*pt;code.high=code.low+t*code.P[k];printf("%c\n[%f,%f)\n",code.m[k],code.low,code.high);gotoxx;}}elseq++;k++;}xx:p++;}mid=(code.high-code.low)/2+code.low;s=2*mid;for(i=0;i<10;i++)〃编码结果{if(s>1){Bcode[i]=1;s=s-1;}else{Bcode[i]=0;}s=2*s;printf("%d”,Bcode[i]);}printf("\n");}题目一Huffman编码对英文文本的压缩和解压缩1、题目要求根据信源压缩编码一一Huffman编码的原理，制作对英文文本进行压缩和解压缩的软件。要求软件有简单的用户界面，软件能够对运行的状态生成报告，分别是：字符频率统计报告、编码报告、压缩程度信息报告、码表存储空间报告。设计设计思想：首先构造一个结构体用于统计字符频率，然后把统计后的结果当作信源；接着用Haffman编码的方法对其编码，编码后对输入的英语文本进行编码的转换，即用Haffman编码的每一个字符的编码代替输入的英语文本每一字符，输入的英语文本就变成了01代码流，最后利用这01代码流每八位压缩成相对应的字符。压缩流程：读取扫描文本文件-—〉-—〉-—〉保存压缩文件解压缩流程：读取扫描压缩文件一一〉提取字符频率一一〉生成码树一一〉保存文本文件调试分析：本算法可以分成四个部分即统计字符概率，Huffman编码，压缩文件和解压文件四部分，也就是次算法中函数stati()，函数HCode()和函数compress()的构建，用于压缩后的字符出现了乱码，所以对解压文件这部分难以实现，这也是此算法失败的地方。经过不断的调试和修改还是只完成统计字符概率，Huffman编码和压缩文件这三部分。用户手册：首先输入用于保存英语文本的文件名，然后输入要压缩的英语文本即可。5.流程图Huffman编码的对英文文本压缩和解压缩谓输入用于保存字符文本的文件名，如file.txtfile.txt请输入英语文本:aaabbbeeeeeettttthhhhhhkkll；；1,m..,nucfjggffgghhjhfgerefhhhthannhbhthhhenbbnfhjfhfhj概率字符概率a50.0458715596b80.0733944954e100.0917431193t70.0642201835h230.21100917^3k20.0183^486239130.0275229358.,2S018348623930.0275229358m10.0091743119.20.0183486239n50.0453715596u30.0275229358c40.0366972477f10G.09174311539100.0917431193d30.0275229358w10.0091743119q10.0091743119r20.0183486239X10.0091743119.J3Q.0275229358Haffman编码信源符号权值编码结果mWeightsCode=11O1OO0wU©ight=1Cod©=11G1Q01qWeightsCode=1lG101OXWeightsCode=1101011III■「"E:\*面V言息论上机编码的压葡口解压卦施而日\」一JXUeightUeight12Code=1101011Code=110006kUleight2Code=l10001rUeight2Code=11G01O.Ueight2Code=11Q011fl1bleight3Code=O0110AUleight3CodG=O0111uUeight3Cod@=10000dSight3Code=10001jUeight3Code=101QOcUeight4Code=l01O1aUeight5Code=11011nUleight5Cod@=0610tbieight7Code=10O1bheight8Code=1011eHeight16Code=1110fUleight10Code=11119bleight10Code=900hUeight23Code=01压缩后的结果保存于文件yasuo.txt其压缩率为0-495413Pressanykeytom:ontinu@rrurA■>i7.源程序清单：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#defineMaxValue1000〃设定权值最大值#defineMaxBit10〃设定的最大编码位数#defineMaxN1000〃设定的最大结点个数#include"Huffman.h”floatComNum=0;//用于计算压缩后的字符个数structstatistics〃统计字符频率{chara[100];〃出现的字符doublep[100];〃字符出现的概率inttag[100];//每一个字符出现次数intnum;〃总计出现的字符种类个数floatn;〃总计字符出现的次数}TJ;charcc[100];voidraplace(myHaffCode);stati()//统计字符{FILE*fp;FILE*fp1;charch,filename[10];inti=0,k;printf("请输入用于保存字符文本的文件名，如file.txt\n");scanf("%s”,filename);getchar();printf(-请输入英语文本:，gets(cc);fp=fopen(filename,"w+");fprintf(fp,"%s”,cc);fclose(fp);TJ.num=1;TJ.n=0;if((fp1=fopen(filename,"r"))==NULL){printf("文件无法打开！”)；exit(0);}ch=fgetc(fp1);TJ.a[i]=ch;while(ch!=EOF)//统计字符出现的次数，并计算起概率。{intj;for(j=i;j>=0;j--){if(TJ.a[j]==ch){TJ.tag[j]+=1;gotoxx;}}i++;TJ.a[i]=ch;TJ.tag[i]+=1;TJ.num++;xx:ch=fgetc(fp1);TJ.n++;}fclose(fpl);for(k=0;k<=i;k++){TJ.p[k]=TJ.tag[k]/TJ.n;}printf("\t字符统计\n");printf("字符出现的次数概率\n");for(k=0;k<=i;k++){printf("%c%d%1.10f\n”,TJ.a[k],TJ.tag[k],TJ.p[k]);}}HCode()//haffman编码{inti,j,n=TJ.num;HaffNode*myHaffTree=(HaffNode*)malloc(sizeof(HaffNode)*(2*n+1));Code*myHaffCode=(Code*)malloc(sizeof(Code)*TJ.num);for(i=0;i<n;i++)//排序--按字符出现的次数从小到大排{intt=TJ.tag[i];chart1=TJ.a[i];for(j=i+1;j<n;j++){if(t>TJ.tag[j]){t=TJ.tag[j];TJ.tag[j]=TJ.tag[i];TJ.tag[i]=t;t1=TJ.a[j];TJ.a[j]=TJ.a[i];TJ.a[i]=t1;}}}Haffman(TJ.tag,n,myHaffTree);//建立叶结点个数为n权值数组为J.tag的哈夫曼树myHaffTreeHaffmanCode(myHaffTree,n,myHaffCode);//由n个结点的夫曼树myHaffTree构造哈夫曼编码myHaffCodeprintf("\tHaffman编码\n");printf("信源符号权值编码结果\n");for(i=0;i<n;i++){printf("%cWeight=%dCode=”,TJ.a[i],myHaffCode[i].weight);for(j=myHaffCode[i].start;j<n;j++)printf("%d",myHaffCode[i].bit[j]);printf("\n");}raplace(myHaffCode);}voidraplace(CodemyHaffCode[])//把英语文本的字母包(括标点符号)用已经用Haffman编码完成的编码结果代替成01代码并存于文件code.txt中{charch;inti,n,j;FILE*fp1;if((fp1=fopen("code.txt”,"w+"))==NULL){printf("文件无法打开！”)；exit(0);}n=0;ch=cc[n];while(ch!='\0'){for(j=0;j<TJ.num;j++){if(ch==TJ.a[j]){for(i=myHaffCode[j].start;i<TJ.num;i++)fprintf(fp1,"%d”,myHaffCode[j].bit[i]);j=TJ.num;}}n++;ch=cc[n];}fclose(fp1);}voidcompress()//根据保存于