信息论实验报告-

信息论实验报告

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实验一香农编码一、程序设计的流程图

二、程序清单

#include

#include

#include

using namespace std;

void swap(double *x,double *y);

int main()

{

int N;

cout<<"输入信源个数"<

cin>>N;

double S[N]; //注意变量在数组中的影响cout<<"输入信源概率"<

for(int i=0;i

cin>>S[i];

for(int i=0;i

{

for(int j=i;j

if(S[i]

swap(S[i],S[j]);

}

int nm[N];

for(int i=0;i

{

nm[i]=int(-(log(S[i])/log(2)))+1;

if(nm[i]==(-(log(S[i])/log(2)))+1)

nm[i]--;

}

double AA[N];

AA[0]=S[0];

for(int i=1;i

AA[i]=AA[i-1]+S[i];

string MM[N];

for(int i=0;i

{

double tem=0;

double aa=AA[i];

for(int j=0;j

{

tem=aa*2;

if(tem>1)

{

MM[i]+='1';

aa=tem-1;

}

else

{

MM[i]+='0';

aa=tem;

}

}

}

string BB[N];

for(int i=0;i

{

for(int j=0;j

BB[i]+=MM[i][j];

}

cout<<"输出编码"<

for(int i=0;i

cout<

}

void swap(double &x,double &y)

{

double a;

a=x;

x=y;

y=a;

}

实验二.费洛编码.

一、 流程图

二、程序清单

#include

#include

#include

using namespace std;

void dw(int n,int H,int W,double *si,string *m); int main()

{

int N;

cout<<"输入信源个数"<

cin>>N;

double S[N];

cout<<"输入信源概率"<

for(int i=0;i

cin>>S[i];

for(int i=0;i

{

for(int j=i;j

{

if(S[i]

{

double a;

a=S[i];

S[i]=S[j];

S[j]=a;

}

}

}

string MM[N];

dw(N,0,N-1,S,MM);

cout<<"输出编码"<

for(int i=0;i

cout<

}

void dw(int n,int H,int W,double *si,string *m ) {

double sum=0,sm=0;

int a1=W-H;

if(a1>=1)

{

for(int j=H;j<=W;j++)

sum+=*(si+j);

double b[n];

for(int i=H;i<=W;i++)

{

sm+=*(si+i);

b[i]=fabs(2*sm-sum)/sum;

}

int ZH;

double a=b[H];

for(int i=H;i<=W;i++)

if(b[i]<=a)

{

a=b[i];

ZH=i;

}

for(int i=H;i<=W;i++)

{

if(i<=ZH) m[i]+='0';

else m[i]+='1';

}

int nn=n;double *ss;ss=si;

string *mm;mm=m;

if(ZH==H)

dw(nn,ZH+1,W,ss,mm);

else if(ZH==W-1)

dw(nn,H,ZH,ss,mm);

else

{

dw(nn,H,ZH,ss,mm);

dw(nn,ZH+1,W,ss,mm);

}

}

}

实验三.霍夫曼

一、程序流程图

二、 程序清单

#include

#include

using namespace std;

struct HNode

{

double weight;

int parent;

int lchild;

int rchild;

};

void HuffmanTree(HNode *HuffNode,int n,double *si,string *m);

int hc(string m);

void nv(string *m,int n);

int main()

{

int N;

cout<<"输入信源个数"<

cin>>N;

double *S=new double[N];

cout<<"输入信源概率"<

for(int i=0;i

cin>>S[i];

string *MM=new string[N];

for(int i=0;i

{

for(int j=i;j

{

if(S[i]

{

double a;

a=S[i];

S[i]=S[j];

S[j]=a;

}

}

}

HNode *node=new HNode[2*N-1];

HuffmanTree(node,N,S,MM);

nv(MM,N);

cout<<"输出编码"<

for(int i=0;i

cout<

}

void HuffmanTree(HNode *HuffNode,int n,double *si,string *m)

{

int i,j,x1,x2,c,p;

float m1,m2;

for (i=0;i<2*n-1;i++)

{

HuffNode[i].weight=0;

HuffNode[i].parent=-1;

HuffNode[i].lchild=-1;

HuffNode[i].rchild=-1;

}

for (i=0;i

{

HuffNode[i].weight=si[i];

}

for (i=0;i

{

m1=m2=1;

x1=x2=0;

for (j=0;j

{

if (HuffNode[j].parent==-1&&HuffNode[j].weight

{

m2=m1;

x2=x1;

m1=HuffNode[j].weight;

x1=j;

}

else if (HuffNode[j].parent==-1&&HuffNode[j].weight

{

m2=HuffNode[j].weight;

x2=j;

}

}

HuffNode[x1].parent=n+i;

HuffNode[x2].parent=n+i;

HuffNode[n+i].weight=HuffNode[x1].weight+HuffNode[x2].weight;

HuffNode[n+i].lchild=x1;

HuffNode[n+i].rchild=x2;

}

for(i=0;i

{

c=i;

p= HuffNode[c].parent;

while(p!=-1)

{

if(HuffNode[p].lchild ==c)

m[i]+='0';

else

m[i]+='1';

c=p;

p=HuffNode[c].parent;

}

}

}

int hc(string m)

{

int a=0;

for(int i=0;m[i]!='\0';i++)

a++;

return a;

}

void nv(string *m,int n)

{

char mn[n];

int b;

for(int i=0;i

{

b=hc(m[i]);

for(int j=0;j

{

mn[j]=m[i][b-j-1];}

m[i]=mn;

}

}

实验四.信道一、程序流程图

三、程序清单#include #include #include using namespace std; int main()

{

int ni,no;

int i,j;

cout<<"输入信源个数"<

cin>>ni;

cout<<"输出信源个数"<

cin>>no;

double *Si=new double[ni];

double *So=new double[no];

cout<<"输入信源概率"<

for (i=0;i

{

cin>>Si[i];

}

cout<

//再输入信道转移概率矩阵

//注意进行判断，某行如果总概率大于1，则出现错误应从新输入cout<<"输入转移概率："<

float **p; //转移条件概率

p=new float *[ni];

for (i=0;i

{

p[i]=new float[no];

}

for (i=0;i

{

for (j=0;j

{

cin>>p[i][j];

}

}

for (i=0;i

{

float a=0;

for (j=0;j

{

a+=p[i][j];

}

if (a!=1.0)

{

cout<<"输入数据有误，请检查后再次输入。"<

}

}

float **pp; //后验概率

pp=new float *[ni];

for (i=0;i

{

pp[i]=new float[no];

}

float C_Pre,C; //当前信道容量和前一次循环信道容量

C=10.0;

double Pe=0.000001; //两次信道容量相差的阈值

int r=0; //迭代次数

float *p_up; //计算第r+1次循环输入分布p_in分子

p_up=new float[ni];

float p_down; //计算第r+1次循环输入分布p_in分母

do

{

r++;

//求第r次循环反条件概率p_ij

for (j=0;j

{

So[j]=0.0;

for (i=0;i

So[j]+=p[i][j]*Si[i];

if (So[j]>0)

{

for (i=0;i

pp[i][j]=Si[i]*p[i][j]/So[j]; //p(xy)/w(y),p(xy)=p(y/x)*p(x) }

else

{

for (i=0;i

pp[i][j]=0;

}

}

//求第r+1次循环输入分布p_in

p_down=0.0;

for (i=0;i

{

p_up[i]=0.0;

for (j=0;j

{

if (pp[i][j]>=0.000001)

{

p_up[i]+=p[i][j]*log(pp[i][j])/log(2.0);

}

}

p_up[i]=pow(2.0,p_up[i]);

p_down+=p_up[i];

}

for (i=0;i

{

Si[i]=p_up[i]/p_down;

}

//求C(r+1)

C_Pre=C;

C=log(p_down)/log(2.0);

cout<<"第"<

}

while (fabs(C-C_Pre)/C>Pe);

cout<<"迭代的次数为："<

实验五.循环码一、程序流程图

二、程序清单#include #include

using namespace std;

int N;

void UX(int *g,int *c,int r,int n);

void X(int *g,int *c,int r,int n);

int main()

{

N=10;

int i,n,m,t,r;

int g[N],c[N];

cout<<"****循环码编码方法（码长n<=10)****\n"<

cout<<"\t输入码长n:"<

cin>>m;

n=m;

switch(n)//求生成多项式

{case 1 :cout<<"输入校验位r<=%d:,"<

cin>>r;

switch(r)

{case 0:g[0]=1;break;

} break;

case 2 :cout<<"输入校验位r<=%d:"<

cin>>r;

switch(r)

{case 0:g[0]=1;break;

case 1:g[0]=1;g[1]=1;break;

} break;

case 3 :cout<<"输入校验位r<=%d:"<

cin>>r;

switch(r)

{case 0:g[0]=1;break;

case 1:g[0]=1;g[1]=1;break;

case 2:g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;break;

} break;

case 4 :cout<<"输入校验位r<=%d:"<

cin>>r;

switch(r)

{case 0:g[0]=1;break;

case 1:g[0]=1;g[1]=1;break;

case 2:g[0]=1;g[1]=0;g[2]=1;break;

case 3:g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;g[3]=1;break;

} break;

case 5 :cout<<"输入校验位r<=%d:"<

cin>>r;

switch(r)

{case 0:g[0]=1;break;

case 1:g[0]=1;g[1]=1;break;

case 4:g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;g[3]=1;g[4]=1;break;

} break;

case 6 :cout<<"输入校验位r<=%d:"<

cin>>r;

switch(r)

{case 0:g[0]=1;break;

case 1:g[0]=1;g[1]=1;break;

case 2:g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;break;

case 3:g[0]=1;g[1]=0;g[2]=0;g[3]=1;break;

case 4:g[0]=1;g[1]=0;g[2]=1;g[3]=0;g[4]=1;break;

case 5:g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;g[3]=1;g[4]=1;g[5]=1;break;

} break;

case 7 :cout<<"输入校验位r<=%d:"<

cin>>r;

switch(r)

{case 0 :g[0]=1;break;

case 1 :g[0]=1;g[1]=1;break;

case 3 :g[0]=1;g[1]=0;g[2]=1;g[3]=1;break;

case 4 :g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;g[3]=0;g[4]=1;break;

case 6 :g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;g[3]=1;g[4]=1;g[5]=1; g[6]=1;break;

} break;

case 8 :cout<<"输入校验位r<=%d:"<

cin>>r;

switch(r)

{case 0 :g[0]=1;break;

case 1 :g[0]=1;g[1]=1;break;

case 2 :g[0]=1;g[1]=0;g[2]=1;break;

case 3 :g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;g[3]=1;break;

case 4 :g[0]=1;g[1]=0;g[2]=0;g[3]=0;g[4]=1;break;

case 5 :g[0]=1;g[1]=1;g[2]=0;g[3]=0;g[4]=1;g[5]=1;break;

case 6 :g[0]=1;g[1]=0;g[2]=1;g[3]=0;g[4]=1;g[5]=0; g[6]=1;break;

case 7 :g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;g[3]=1;g[4]=1;g[5]=1;g[6]=1; g[7]=1;break;

} break;

case 9 :cout<<"输入校验位r<=%d:"<

cin>>r;

switch(r)

{case 0 :g[0]=1;break;

case 1 :g[0]=1;g[1]=1;break;

case 2 :g[0]=1;g[1]=0;g[2]=1;break;

case 3 :g[0]=1;g[1]=0;g[2]=0;g[3]=1;break;

case 4 :g[0]=1;g[1]=0;g[2]=1;g[3]=0;g[4]=1;break;

case 5 :g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;g[3]=1;g[4]=1;g[5]=1;break;

case 6 :g[0]=1;g[1]=1;g[2]=0;g[3]=1;g[4]=0;g[5]=1; g[6]=1;break;

case 7 :g[0]=1;g[1]=0;g[2]=1;g[3]=1;g[4]=1;g[5]=1; g[6]=0;g[7]=1;break;

case 8 :g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;g[3]=1;g[4]=1;g[5]=1;g[6]=1; g[7]=1;g[8]=1;break;

} break;

case 10 :cout<<"输入校验位r<=%d:"<

cin>>r;

switch(r)

{case 0 :g[0]=1;break;

case 1 :g[0]=1;g[1]=1;break;

case 2 :g[0]=1;g[1]=0;g[2]=1;break;

// case 3 :g[0]=1;g[1]=0;g[2]=0;g[3]=1;break;

case 4 :g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;g[3]=1;g[4]=1;break;

case 5 :g[0]=1;g[1]=0;g[2]=0;g[3]=0;g[4]=0;g[5]=1;break;

case 6 :g[0]=1;g[1]=1;g[2]=0;g[3]=0;g[4]=0; g[5]=1;g[6]=1;break;

case 8 :g[0]=1;g[1]=0;g[2]=1;g[3]=0;g[4]=1; g[5]=0;g[6]=1;g[7]=0;g[8]=1;break;

case 9 :g[0]=1;g[1]=1;g[2]=1;g[3]=1;g[4]=1;g[5]=1; g[6]=1;g[7]=1;g[8]=1;g[9]=1;break;

} break;

}

cout<<"生成多项式系数矩阵为（幂次从低到高）：\n"<

for(i=0;i<=n-1;i++)

cout<

cout<<"输入信源信息向量c(%d位)：\n"<

for(i=0;i<=n-r-1;i++)

cin>>c[i];

cout<<"\t*****选择编码方式及命令*****\n"<

cout<<"\t 1：系统编码\n"<

cout<<"\t 2：非系统编码\n"<

cout<<"\t 3：退出程序！！！\n"<

cout<<"\t***************************\n"<

cin>>t;

switch(t)

{

case 1 :X(g,c,r,n);break;

case 2 :UX(g,c,r,n);break;

case 3 :cout<<"退出程序〉〉〉";exit(0);break;

}

}

void UX(int *g,int *c,int r,int n)

{

int a[N][2*N],x[N];

int i,j,k,sum=0;

//二进制乘法