信息论与编码实验指导书.docx
- 文档编号:28586208
- 上传时间:2023-07-19
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:21.59KB
信息论与编码实验指导书.docx
《信息论与编码实验指导书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《信息论与编码实验指导书.docx(32页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
信息论与编码实验指导书
信息论与编码实验指导书
1课程实验目的
本课程是一门实践性很强的专业课和核心课程,根据课程理论教学的需要安排了6学时的配套实验教学,主要内容涉及信息度量的计算方法、典型信源编码方法、典型信道容量计算方法和数据压缩方法四个实验,这四个实验的开设一方面有助于学生消化、巩固课程理论教学的知识,另一方面又可培养学生实践动手能力,同时为后续课程做好准备。
2课程实验要求
课程实验准备要求
(1)课程实验主要为设计性实验,要求学生熟悉掌握在VC环境下编写和调试C++程序的方法。
(2)要求学生在实验前复习实验所用到的预备知识。
可以查阅教材或者相关的参考资料,这需要学生有自主的学习意识和整理知识的能力。
(3)根据实验项目,设计相关的数据结构和算法,再转换为对应的书面程序,并进行静态检查,尽量减少语法错误和逻辑错误。
上机前的充分准备能高效利用机时,在有限的时间内完成更多的实验内容。
课程实验过程要求
(1)生成源代码。
将课前编写好的书面代码,利用VC自带的编辑器尽快输入为转换为源代码;
(2)程序调试和软件测试。
要求学生熟练掌握调试工具,调试正确后,认真整理源程序和注释,给出带有完整注释且格式良好的源程序清单和结果。
(3)完成实验报告。
根据实验内容和完成情况,按照附件1给定的格式完成课程实验报告的编写。
课程实验报告要求
在每次课程实验后要及时进行总结和整理,并编写课程实验报告。
报告格式按江西蓝天学院实验报告纸格式填写。
实验一二维随机变量信息熵的计算
[实验目的]
掌握二变量多种信息量的计算方法。
[实验学时]
2学时
[实验准备]
1.熟悉二变量多种信息量的计算方法,设计实验的数据结构和算法;
2.编写计算二维随机变量信息量的书面程序代码。
[实验内容及步骤]
离散二维随机变换熵的计算
说明:
(1)利用random函数和归一化方法构造一个二维离散随机变量(X,Y);
(2)分别计算X与Y的熵、联合熵、条件熵:
H(X)、H(Y)、H(X,Y)H(X|Y)、I(X|Y);
(3)对测试通过的程序进行规范和优化;
(4)编写本次实验的实验报告。
附实验一主要内容及源程序
实验一离散二维随机变量信息熵的计算
1实验内容
(1)利用random函数和归一化方法构造一个二维离散随机变量(X,Y);
(2)分别计算X与Y的熵、联合熵、条件熵:
H(X)、H(Y)、H(X,Y)H(X|Y)、I(X|Y);
2数据结构与算法描述
(1)函数的定义:
函数的数据成员
1.随机生成函数的代码:
intk,n,t=0;
doublea[4][4],b=0,c=0;
for(k=0;k<4;k++)
{
for(n=0;n<4;n++)
{
a[k][n]=rand()%100;
t+=a[k][n];
}
}
cout<<"从到间随机取得行列的random函数:
"< for(k=0;k<4;k++) { for(n=0;n<4;n++) { cout< } cout< } 2.函数归一化代码: cout<<"函数归一化: "< for(k=0;k<4;k++) { for(n=0;n<4;n++) { cout< } cout< } 3.H(Y)、H(X)计算代码: cout<<"H(Y)计算: "< "< inte=1; for(k=0;k<4;k++) { doublei=0,g=0; for(n=0;n<4;n++) { i+=(a[k][n]/t); g+=(a[n][k]/t); } cout<<"P(Y"< "< "< ++e; b-=(i*log(i)/log); c-=(g*log(g)/log); } cout<<"H(Y)=-∑p(Y)logp(Y)="< cout<<"H(X)=-∑p(X)logp(X)="< 4.联合熵H(X,Y)计算代码: cout<<"联合熵H(X,Y)计算: "< b=0; intr,u,h=0; for(k=0;k<4;k++) { for(n=0;n<4;n++) { if(a[k][n]! =0) { b-=((a[k][n]/t)*log(a[k][n]/t)/log); } else { r=k,u=n; h=1; break; } } } if(h==0) cout<<"H(X,Y)=-∑∑p(X,Y)logp(X,Y)="< elsecout<<"P("< 5.条件熵H(X|Y)计算代码: cout<<"条件熵H(X|Y)计算: "< b=0,h=0; for(k=0;k<4;k++) { doublei=0; for(n=0;n<4;n++) { i+=(a[k][n]/t); } for(n=0;n<4;n++) { if(a[k][n]! =0) { b-=((a[k][n]/t)*log((a[k][n]/t)/i)/log); } else{h=1;break;} } } if(h==0){cout<<"H(X|Y)=-∑∑P(X,Y)log(P(X,Y)/P(Y))="< elsecout<<"P("< cout<<"I(X|Y)计算: "< if(h==0)cout<<"I(X|Y)=H(X)-H(X|Y)="< elsecout<<"P("< (2)主函数main()实现初始化操作,完成对子函数的调用 因为整个程序是写在main函数中,就不列出,会在下面源程序清单中给出程序。 3实验数据与实验结果 这里设定函数为4行4列的随机矩阵。 然后函数归一化,即: 把所有数字相加,再用每个数去除,就得到了归一化后的矩阵。 而H(X)、H(Y)、H(X,Y)H(X|Y)、I(X|Y)就根据课本上的公式,然后编程。 输出结果如下: 4程序代码清单: #include<> #include #include #include<> #include usingnamespacestd; voidmain() { intk,n,t=0; doublea[4][4],b=0,c=0; srand((unsigned)time(NULL)); for(k=0;k<4;k++) { for(n=0;n<4;n++) { a[k][n]=rand()%100; t+=a[k][n]; } } cout<<"从0到100间随机取得行列的random函数: "< for(k=0;k<4;k++) { for(n=0;n<4;n++) { cout< } cout< } cout<<"函数归一化: "< for(k=0;k<4;k++) { for(n=0;n<4;n++) { cout< } cout< } cout<<"H(Y)计算: "< "< inte=1; for(k=0;k<4;k++) { doublei=0,g=0; for(n=0;n<4;n++) { i+=(a[k][n]/t); g+=(a[n][k]/t); } cout<<"P(Y"< "< "< ++e; b-=(i*log(i)/log); c-=(g*log(g)/log); } cout<<"H(Y)=-∑p(Y)logp(Y)="< cout<<"H(X)=-∑p(X)logp(X)="< cout<<"联合熵H(X,Y)计算: "< b=0; intr,u,h=0; for(k=0;k<4;k++) { for(n=0;n<4;n++) { if(a[k][n]! =0) { b-=((a[k][n]/t)*log(a[k][n]/t)/log); } else { r=k,u=n; h=1; break; } } } if(h==0) cout<<"H(X,Y)=-∑∑p(X,Y)logp(X,Y)="< elsecout<<"P("< cout<<"条件熵H(X|Y)计算: "< b=0,h=0; for(k=0;k<4;k++) { doublei=0; for(n=0;n<4;n++) { i+=(a[k][n]/t); } for(n=0;n<4;n++) { if(a[k][n]! =0) { b-=((a[k][n]/t)*log((a[k][n]/t)/i)/log); } else{h=1;break;} } } if(h==0){cout<<"H(X|Y)=-∑∑P(X,Y)log(P(X,Y)/P(Y))="< elsecout<<"P("< cout<<"I(X|Y)计算: "< if(h==0)cout<<"I(X|Y)=H(X)-H(X|Y)="< elsecout<<"P("< } 实验二简单信源编码方法实现 [实验目的] 掌握Huffman编码方法。 [实验学时] 2学时 [实验准备] 1.熟悉离散信源的编码方法,重点是Huffman编码方法,设计Huffman编码的数据结构和算法; 2.编写Huffman编码的书面程序代码。 [实验内容及步骤] 离散信源的Huffman编、译码方法 说明: (1)利用random函数构造一个一维离散随机变量分布P(X); (2)构造离散随机变量的概率压缩表; (3)根据概率压缩表构造Huffman编码表,并实现Huffman编码; (4)完成Huffman译码; (4)编写本次实验的实验报告。 附实验二实验内容及程序源程序 实验二离散信源的Huffman编、译码方法 1实验内容 (1)利用random函数构造一个一维离散随机变量分布P(X); (2)根据概率压缩表构造Huffman编码表,并实现Huffman编码; (3)完成Huffman译码; 2数据结构与算法描述 (1)函数的定义: 函数的数据成员 1.随机生成归一化一维离散变量函数代码: voidaa(intn) { doublew=0; a=newdouble[n]; srand((unsigned)time(NULL)); cout<<"随机生成归一化一维离散变量: "< for(inti=0;i { a[i]=rand()%50; w+=a[i]; } for(inti=0;i { a[i]=a[i]/w; } doublep; for(inti=0;i { for(intj=n-2;j>=i;j--) { if(a[j] { p=a[j+1]; a[j+1]=a[j]; a[j]=p; } } } cout<<"P(X): "; for(inti=0;i { (3); cout< } } 2.Huffman译码函数代码: voidhuffman(double*a,string*c,intn) { elemmp;stacks(n); double*b;b=newdouble[n];for(inti=0;i double*d;d=newdouble[n];for(inti=0;i double*e;e=newdouble[n];for(inti=0;i stringt; for(intm=n;m>=2;m--) { b[m-2]+=b[m-1]; =d[m-2];=d[m-1]; (mp); doublemp,mp1; for(inti=0;i { for(intj=n-2;j>=i;j--) { if(b[j] { mp=b[j+1];mp1=d[j+1]; b[j+1]=b[j];d[j+1]=d[j]; b[j]=mp;d[j]=mp1; } } } cout< "; for(inti=0;i { (3); cout< } } while(! ()) { mp=(); for(inti=0;i { if==e[i]) { t=c[i]; } } for(inti=0;i { if==e[i]) { c[i]=t; c[i]+="0"; } elseif==e[i]) { c[i]=t; c[i]+="1"; } } } } (2)主函数main()实现初始化操作,完成对子函数的调用 voidmain() { intn; cout<<"输入N: "; cin>>n; c=newstring[n]; aa(n); huffman(a,c,n); cout< cout< "< for(inti=0;i { (3); cout< (0); cout< cout< } } 3实验数据与实验结果 测试数据: 随机生成归一化离散变量,如下图数据,并计算出各项Huffman编码。 实验结果: 4程序代码清单: #include<> #include #include #include<> #include #include #include usingnamespacestd; double*a; string*c; structelem { doublea2; doublea3; }; classstack { intsize; inttop; elem*list; public: stack(constintsz=0){size=sz;top=0;list=newelem[sz];} ~stack(){delete[]list;} voidclear(){top=0;} voidpush(constelem&item){assert(top elempop(){assert(! isEmpty());returnlist[--top];} elemtopValue()const{assert(! isEmpty());returnlist[top-1];} boolisEmpty()const{returntop==0;} }; voidaa(intn) { doublew=0; a=newdouble[n]; srand((unsigned)time(NULL)); cout<<"随机生成归一化一维离散变量: "< for(inti=0;i { a[i]=rand()%50; w+=a[i]; } for(inti=0;i { a[i]=a[i]/w; } doublep; for(inti=0;i { for(intj=n-2;j>=i;j--) {
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 信息论 编码 实验 指导书