Hamming碼實驗

1、云南大學數學與統(tǒng)計學實驗教學中心實驗報告課程名稱：計算機網絡實驗學期：2012-2013學年第二學期成績：指導教師： 陸正福學生姓名：盧富毓 學生學號：20101910072實驗名稱：Hamming碼實驗實驗要求： 必做實驗學時：4學時實驗編號： No.9實驗日期：2013/5/28完成日期：2013/6/3學院：數學與統(tǒng)計學院專業(yè) ： 信息與計算科學年級： 2010級 一、實驗目的：通過實驗掌握Hamming碼編碼實驗的構造算法，以及其重要思想。二、實驗內容： Hamming碼編碼實驗1.熟悉Hamming碼的設計原理；2.編程實現（15,11,3)Hamming的編碼和譯碼算法；3.驗證H

2、amming碼的檢錯能力和糾錯能力三、實驗環(huán)境Win7、Eclipse四、實驗過程（請學生認真填寫）：實驗過程、結果以及相應的解釋：1. 預備知識A、 與其他的錯誤校驗碼類似，漢明碼也利用了奇偶校驗位的概念，通過在數據位后面增加一些比特，可以驗證數據的有效性。利用一個以上的校驗位，漢明碼不僅可以驗證數據是否有效，還能在數據出錯的情況下指明錯誤位置。B、 Hamming碼中主要的是生成矩陣以及校驗矩陣。通過得到這二者，我們就可以對需要的字符串進行編碼、檢錯、糾錯、譯碼的工作了。C、 具體如下：2. 實驗過程A、 原理分析：這里主要對如何糾錯進行簡要分析：編碼所對應的碼字為C = 0110011。

3、若接收到R = 0110001 。有H*x=0可以判斷其存在錯誤。Erro=1 1 0。用Erro中的元素與校驗矩陣中的每一列表，與其中一列全部相同。則帶便這一列有錯。找到第六位有錯。異或運算后得到R = 0110011。當然這里需要注意的是Hamming 碼只能糾正一位錯誤。當出現兩位錯誤時，將無法糾錯后得到正確結果。好了，廢話不多說了。先把代碼貼上來。B、 具體代碼如下： /* HammingCode的實驗 * *1.熟悉Hamming碼的設計原理； *2.編程實現（15,11,3)Hamming的編碼和譯碼算法； *3.驗證Hamming碼的檢錯能力和糾錯能力。 */package Ha

4、mmingCode;import java.util.Scanner;/* * author 盧富毓 * see 實現HammingCode的生成、檢錯、糾錯 * */public class HammingCode int H;int G;/* * param start * () Hamming碼的具體實現 * param HMC * 類的實例 */public void start(HammingCode HMC) int send = new int11;int receive = new int15;/ step1 15,11Hamming 碼的校驗矩陣生成H = HMC.Creat

5、eCheckArray();/ step1 15,11Hamming 碼的生成矩陣生成G = HMC.GenerateArray();/ 輸入四個字符進行編碼System.out.print("請輸入需編碼的字符（0、1）11個:");Scanner sc = new Scanner(System.in);for (int i = 0; i < 11; i+) sendi = sc.nextInt();sc.reset();HMC.encode(G, send); / 編碼System.out.println("n-");/ 輸入四個字符檢測編碼S

6、ystem.out.print("請輸入需譯碼字符（0、1）15個:");for (int i = 0; i < 15; i+) receivei = sc.nextInt();HMC.checkAndDecode(H, receive);/ 檢錯以及譯碼/ sc.close();/* * param ToBinary * 校驗矩陣 十進制數轉為二進制矩陣 * return 返回校驗矩陣 */public int CreateCheckArray() / 二進制 校驗矩陣int m = 1;int l = 1;int b = new int416;for (int i

7、 = 0; i < b.length; i+) for (int j = 1; j < bi.length; j+) bij = 0;for (int i = 1; i < 16; i+) / 二進制m = i;if (i != 1 && i != 2 && i != 4 && i != 8) for (int j = 3; j >= 0; j-) bjl = m % 2;m = m / 2;if (m < 0) break;l+;for (int j = 0; j < 4; j+) / 二進制for (int

8、 i = 12; i < 16; i+) if (i - 12 = j) bji = 1;System.out.println("(15,11)HammingCode校驗矩陣生成:");System.out.println("-");for (int i = 0; i < 4; i+) for (int j = 1; j < 16; j+) System.out.print(bij + " ");System.out.println();System.out.println("-");return

9、 b;/* * param Generate * 生成矩陣 十進制數轉為二進制矩陣 * return */public int GenerateArray() / 生成矩陣 增加還沒有做int g = new int412;int l = 1;int m = 1;for (int i = 1; i < 16; i+) / 二進制m = i;if (i != 1 && i != 2 && i != 4 && i != 8) for (int j = 3; j >= 0; j-) gjl = m % 2;m = m / 2;if (m &

10、lt; 0) break;l+;/ G 生成int G = new int1115;for (int i = 0; i < G.length; i+) for (int j = 0; j < Gi.length; j+) if (j = i) Gij = 1; else Gij = 0;for (int j = 11; j < 15; j+) for (int i = 0; i < G.length; i+) Gij = gj - 11i + 1;System.out.println("(15,11)HammingCode生成矩陣:");System

11、.out.println("-");for (int i = 0; i < 11; i+) for (int j = 0; j < 15; j+) System.out.print(Gij + " ");System.out.println();System.out.println("-");return G;/* * param encode * 用生成矩陣編碼 * param G * 代表生成矩陣 * param send * 輸入的字符諸位 1、0 等 * return */public int encode(int

12、 G, int send) / 利用生成矩陣 編碼int newArray = new intG1.length; / 得到X*G的一個矩陣for (int i = 0; i < newArray.length; i+) newArrayi = 0;for (int j = 0; j < G.length; j+)newArrayi += sendj * Gji;if (newArrayi & 1) = 1) newArrayi = 1; else newArrayi = 0;System.out.print("(15,11)HammingCode的編碼:&quo

13、t;);for (int i = 0; i < newArray.length; i+) System.out.print(newArrayi + " ");return newArray;/* * * param H * 校驗矩陣錯誤 * param receive * 收到的信息 * return 返回海明碼的譯碼 */public int checkAndDecode(int H, int receive) / 檢測錯誤以及糾正錯誤int e = new intH.length; / H*x得到int flag = 0;for (int i = 0; i <

14、; e.length; i+) / 得到Hx的一個矩陣ei = 0;for (int j = 0; j < receive.length; j+) ei = ei (receivej & Hij + 1);/ 檢測編碼是否有錯 H*x=0System.out.print("H*x為:");for (int i = 0; i < e.length; i+) System.out.print(ei + " ");System.out.println();for (int i = 0; i < e.length; i+) if (ei

15、 != 0) flag = -1;break;if (flag = -1) / 代表有錯 flag 得到位錯的下標flag = 0;int k = 0;for (int i = e.length - 1; i >= 0; i-) flag += Math.pow(2, i) * ek;k+;System.out.print("接收的數據第" + flag + "位有錯:");for (int i = 0; i < receive.length; i+) System.out.print(receivei);System.out.println

16、();/ 進行糾錯flag = flag - 1;receiveflag = receiveflag 1;System.out.print("接收的數據糾錯后：");for (int i = 0; i < receive.length; i+) System.out.print(receivei); else / System.out.println();System.out.print("接收正確,數據為:");for (int i = 0; i < receive.length; i+) System.out.print(receivei

17、);System.out.println();System.out.print("(15,11)HammingCode譯碼為:");for (int i = 0; i < 11; i+) System.out.print(receivei + " ");System.out.println();return e;public static void main(String args) HammingCode HMC = new HammingCode();HMC.start(HMC);結果如下：校驗矩陣和生成矩陣結果如圖:當輸入正確與接收相同時結果如圖:當收到結果有錯的時候（其中錯誤為非校驗位）結果如圖:當收到結果有錯的時候（其中錯誤為校驗位）結果如圖:/進過三種不同的形式的檢驗，得到編寫的15,11,3海明碼的算法正確。五、實驗總結1遇到的問題及分析：遇到問題：首先還是在矩