信息理論與編碼實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、信息理論與編碼實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)武漢理工大學(xué)教材中心2009年7月實(shí)驗(yàn)一 繪制二進(jìn)熵函數(shù)曲線一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.熟悉 Matlab 工作環(huán)境及工具箱； 2.掌握 Matlab 繪圖函數(shù)； 3.理解熵函數(shù)表達(dá)式及其性質(zhì)。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求內(nèi)容：用 Matlab 軟件繪制二進(jìn)熵函數(shù)曲線。 要求： 1. 提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真閱讀教材及相應(yīng)的參考書(shū)，熟悉實(shí)驗(yàn)原理； 2. 遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)定，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中服從實(shí)驗(yàn)室管理人員和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的管理； 3. 獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)記錄； 4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，認(rèn)真填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 知識(shí)要點(diǎn) 1. 信源熵的概念及其性質(zhì)。參照教材及參考書(shū)。 2. 二進(jìn)熵公式： 注意：雖然

2、理論上定義 0 log0 = 0 ，但是，在實(shí)際運(yùn)算時(shí)，對(duì)數(shù)函數(shù) logx 的變量 x 不能取 0 值，而應(yīng)設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)默認(rèn)的最小值 eps 。 三、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1、繪制二進(jìn)熵函數(shù)曲線，觀察曲線形狀。 2、結(jié)合熵函數(shù)的性質(zhì)，分析二進(jìn)熵函數(shù)曲線的特點(diǎn)。 四、思考與提高 1、繪制三元熵函數(shù)曲線，觀察曲線形狀。 2、結(jié)合熵函數(shù)的性質(zhì)，分析三元熵函數(shù)曲線的特點(diǎn)。 p=0.00001:0.00001:0.99999;h=-p.*log2(p)-(1-p).*log(1-p);plot(p,h);title(二進(jìn)熵函數(shù)曲線);ylabel(H(p,1-p);p=linspace(eps,1-eps,100)

3、;q=linspace(eps,1-eps,100);P,Q=meshgrid(p,q);P_Q=P+Q;for n=1:100 for m=1:100 if P_Q(n,m)=1 Q(n,m)=nan; end endendH=-P.*log2(P)-Q.*log2(Q)-(1-P-Q).*log2(1-P-Q);mesh(P,Q,H);title(三維熵函數(shù)圖像);實(shí)驗(yàn)二 一般信道容量迭代算法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉 Matlab 工作環(huán)境及工具箱； 2、掌握一般信道容量迭代算法的原理。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求 內(nèi)容：用 Matlab 軟件編程實(shí)現(xiàn)一般信道容量迭代算法。 要求： 1、提

4、前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真閱讀相應(yīng)的參考書(shū)，熟悉實(shí)驗(yàn)原理； 2、遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)定，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中服從實(shí)驗(yàn)室管理人員和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的管理； 3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)記錄； 4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，認(rèn)真填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 知識(shí)要點(diǎn):：1、一般信道容量迭代算法的原理。參照教材及參考書(shū)。 2、程序流程圖如下： 其中：（1）（2）實(shí)驗(yàn)提示：1、設(shè)定不同的信道（對(duì)稱(chēng)信道、非對(duì)稱(chēng)信道），計(jì)算最佳輸入分布，分析計(jì)算結(jié)果的異同。 2、設(shè)定不同的迭代精度，分析其對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。 三、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1、信道的性質(zhì)與最佳輸入分布的關(guān)系。 2、迭代精度對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。 四、思考與提高 1、編制一般信道容量迭代算法的通用程序，適應(yīng)不同的信道特

5、性。 2、優(yōu)化程序，提高運(yùn)算速度。 實(shí)驗(yàn)三 二進(jìn)制霍夫曼編碼一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉 Matlab 工作環(huán)境及工具箱； 2、掌握霍夫曼編碼的基本步驟；3、利用MATLAB實(shí)現(xiàn)霍夫曼編碼。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求 內(nèi)容：用 Matlab 軟件編程實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制霍夫曼編碼。 要求： 1、提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真閱讀相應(yīng)的參考書(shū)，熟悉實(shí)驗(yàn)原理； 2、遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)定，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中服從實(shí)驗(yàn)室管理人員和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的管理； 3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)記錄； 4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，認(rèn)真填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 知識(shí)要點(diǎn)： 1、霍夫曼編碼的基本原理。參照教材及參考書(shū)。 2、二進(jìn)制霍夫曼編碼方法。 基本原理：變長(zhǎng)編碼不要求所有碼字

6、長(zhǎng)度相同，對(duì)不同概率的信源符號(hào)或序列，可賦予不同長(zhǎng)度的碼字。 變長(zhǎng)編碼力求平均碼長(zhǎng)最小，此時(shí)編碼效率最高，信源的冗余得到最大程度的壓縮。1）幾種常用變長(zhǎng)編碼方法：霍夫曼編碼費(fèi)若編碼香農(nóng)編碼。2）霍夫曼編碼：二進(jìn)制霍夫曼編碼r進(jìn)制霍夫曼編碼符號(hào)序列的霍夫曼編碼。3）二進(jìn)制霍夫曼編碼的編碼過(guò)程：將信源中n個(gè)符號(hào)按概率分布的大小，以遞減次序排列起來(lái)； 用0和1碼分別分配給概率最小的兩個(gè)信源符號(hào)，并將這兩個(gè)概率最小的信源符號(hào)合并成一個(gè)新符號(hào)，并用這兩個(gè)最小概率之和作為新符號(hào)的概率，從而得到只包含n-1個(gè)符號(hào)的新信源，稱(chēng)為其縮減信源； 把縮減信源的符號(hào)仍按概率大小以遞減次序排列，再將最后兩個(gè)概率最小的符

7、號(hào)合并成一個(gè)新符號(hào)，并分別用0和1碼表示，這樣又形成一個(gè)新縮減信源；依次繼續(xù)下去，直到縮減信源最后只剩兩個(gè)符號(hào)為止。再將最后兩個(gè)新符號(hào)分別用0和1 碼符號(hào)表示。最后這兩個(gè)符號(hào)的概率之和為1，然后從最后一級(jí)縮減信源開(kāi)始，依編碼路徑右后向前返回，就得到各信源符號(hào)所對(duì)應(yīng)得碼符號(hào)序列，即對(duì)應(yīng)得碼字。r進(jìn)制霍夫曼編碼由二進(jìn)制霍夫曼編碼可推廣到r進(jìn)制霍夫曼編碼，只是每次求縮減信源時(shí)，改求r個(gè)最小概率之和，即將r個(gè)概率最小符號(hào)縮減為一個(gè)新符號(hào)，直到概率之和為1。但要注意，即縮減過(guò)程中可能到最后沒(méi)有r個(gè)符號(hào)。為達(dá)次目的，可給信源添加幾個(gè)概率為零的符號(hào)。符號(hào)序列的霍夫曼編碼對(duì)信源編碼除了對(duì)信源符號(hào)編碼以外，也可

8、對(duì)信源符號(hào)序列編碼，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)序列編碼比對(duì)單個(gè)符號(hào)更為有效。實(shí)驗(yàn)提示：1、取得信源概率分布，并進(jìn)行合法性判斷；2、對(duì)信源概率分布進(jìn)行降序排列； x=fliplr(sort(x) 3、建立空的編碼表構(gòu)造一個(gè)零矩陣；B=zeros(n,n-1) 4、將信源概率分布及以后產(chǎn)生的縮減序列放入矩陣的某一列；5、利用得到的編碼矩陣獲得各元素的編碼結(jié)果并輸出。三、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1、變長(zhǎng)編碼和定長(zhǎng)編碼的優(yōu)缺點(diǎn)。 2、二進(jìn)制霍夫曼編碼的特點(diǎn)。 四、思考與提高 比較各種無(wú)失真信源編碼算法的優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)四 線性分組碼的信道編碼和譯碼一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉 Matlab 工作環(huán)境及工具箱； 2、掌握線性分組碼的編碼、譯

9、碼原理以及糾錯(cuò)原理。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求 內(nèi)容：用 Matlab 軟件編程實(shí)現(xiàn)線性分組碼的信道編碼和譯碼。 要求： 1、提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真閱讀相應(yīng)的參考書(shū)，熟悉實(shí)驗(yàn)原理； 2、遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)定，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中服從實(shí)驗(yàn)室管理人員和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的管理； 3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)記錄； 4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，認(rèn)真填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 知識(shí)要點(diǎn)： 1、線性分組碼的編碼、譯碼原理。參照教材及參考書(shū)。 2、線性分組碼的設(shè)計(jì)。 基本原理：首先，將信息序列分成K個(gè)符號(hào)一組，然后，在信息組中加入一些校驗(yàn)碼元，組成N長(zhǎng)碼字，由此得到（N，K）分組碼。（N，K）分組碼中任一碼字的碼長(zhǎng)為N，所含的信息位數(shù)目為K，校驗(yàn)位

10、數(shù)目為r=NK，且碼中任意兩個(gè)碼字的和仍為碼字。 例如，對(duì)于（5，2）分組碼，N=5，K=2，其編碼函數(shù)f 為 由編碼函數(shù)可知： c ( 碼字 )= m( 信息矩陣 ) G （生成矩陣） 其中，生成矩陣當(dāng)生成矩陣 G 確定后，編碼的問(wèn)題就解決了。又由編碼函數(shù)的后 3 個(gè)方程可以確定校驗(yàn)方程，對(duì)應(yīng)的矩陣形式為 或 ，式中， H 稱(chēng)為一致性校驗(yàn)矩陣。 一致性校驗(yàn)矩陣如下： H 與 G 的關(guān)系： ， 。 糾錯(cuò)譯碼時(shí)，若發(fā)送碼字為 c ，則接收序列為 y ，校正子 S=y* =e* 。 因此，可以得到譯碼 c=ye( 模 2 和 ) 。 其中，e稱(chēng)為差錯(cuò)圖樣。S是傳輸是否出錯(cuò)的標(biāo)志，稱(chēng)為伴隨式。(5,

11、2) 線性分組碼的最小漢明距離為dmin=3，能夠檢出 2 位錯(cuò)誤或糾正 1 位錯(cuò)誤。 線性分組碼的信道編碼和譯碼流程圖： 圖 1 線性分組碼信道編碼流程圖圖 2 線性分組碼信道譯碼流程圖實(shí)驗(yàn)提示：1、線性分組碼中生成矩陣、校驗(yàn)矩陣、伴隨式之間的關(guān)系。 2、在計(jì)算矩陣時(shí)，注意位操作運(yùn)算。 三、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1、根據(jù)不同的線性分組碼，觀察生成矩陣和校驗(yàn)矩陣的特性。 2、根據(jù)不同的線性分組碼，分析檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力。 四、思考與提高 1、編制線性分組碼的信道編碼和譯碼的通用程序，適應(yīng)不同的生成矩陣和校驗(yàn)矩陣。 2、優(yōu)化程序，提高運(yùn)算速度。實(shí)驗(yàn)五 分組乘積Turbo碼動(dòng)態(tài)迭代譯碼算法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.熟悉

12、Matlab 工作環(huán)境及工具箱； 2.掌握分組乘積Turbo碼的編碼、譯碼原理。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求內(nèi)容：用 Matlab編程實(shí)現(xiàn)分組乘積Turbo碼動(dòng)態(tài)迭代譯碼仿真、并試著對(duì)其算法提出優(yōu)化方法。 要求： 1. 提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真閱讀教材及相應(yīng)的參考書(shū)，熟悉實(shí)驗(yàn)原理； 2. 遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)定，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中服從實(shí)驗(yàn)室管理人員和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的管理； 3. 獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)記錄； 4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，認(rèn)真填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 知識(shí)要點(diǎn) 1. 分組乘積Turbo碼（簡(jiǎn)稱(chēng)TPC碼）是一類(lèi)將分組碼進(jìn)行串行級(jí)聯(lián)，并采用分組交織器構(gòu)成的級(jí)聯(lián)碼，是一種構(gòu)造十分簡(jiǎn)單的糾錯(cuò)碼，它是香農(nóng)信息理論提出后第一個(gè)在

13、非零碼率時(shí)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)誤碼傳輸?shù)募m錯(cuò)編碼。 采用迭代譯碼方法，可發(fā)揮該碼的良好性能，并特別適合于高速硬件譯碼。2. TPC碼的編碼結(jié)構(gòu)在乘積碼中，分量碼一般采用線性分組碼，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。乘積碼的編碼過(guò)程可以分為三個(gè)步驟：（1）將信息元填入一個(gè)m2行m1列的矩陣；（2）對(duì)矩陣的每一行用一個(gè)（n1，m1）系統(tǒng)分組碼k1進(jìn)行編碼，得到一個(gè)m2行n1列的矩陣；（3）對(duì)這個(gè)矩陣的每一列用一個(gè)（n2，m2）系統(tǒng)分組碼k2進(jìn)行編碼，最終得到一個(gè)n2行n1列的矩陣。這樣得到的糾錯(cuò)碼是一個(gè)（n1*n2，m1*m2）分組碼，所以稱(chēng)為乘積碼。3. TPC碼的譯碼算法Chase算法是一種找碼字D 的低復(fù)雜度的次

14、優(yōu)算法。4.TPC碼的迭代譯碼在迭代過(guò)程中行譯碼和列譯碼交替進(jìn)行，相互之間提供外信息，每進(jìn)行一次行譯碼或列譯碼可以看作半次迭代。注意： 增加迭代次數(shù)可以提高TPC碼的糾錯(cuò)性能，但是當(dāng)?shù)_(dá)到一定限度以后，譯碼性能就呈現(xiàn)出飽和的趨勢(shì)。三、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1、分組乘積Turbo碼動(dòng)態(tài)迭代譯碼分析、仿真。 2、針對(duì)相應(yīng)算法提出改進(jìn)意見(jiàn)。 四、思考與提高 1、當(dāng)使用不同收斂率的兩組參數(shù)，比較其迭代的次數(shù)，并分析那種參數(shù)可以起到改善譯碼性能的目的。實(shí)驗(yàn)六 MIMO系統(tǒng)信道容量分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.熟悉 Matlab 工作環(huán)境及工具箱； 2.掌握 Matlab 繪圖函數(shù)； 3.理解MIMO系統(tǒng)信道容量的分析方法

15、。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求內(nèi)容：用 Matlab 軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)一些典型MIMO系統(tǒng)信道容量進(jìn)行仿真。 要求： 1. 提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真閱讀教材及相應(yīng)的參考書(shū)，熟悉實(shí)驗(yàn)原理； 2. 遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)定，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中服從實(shí)驗(yàn)室管理人員和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的管理； 3. 獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)記錄； 4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，認(rèn)真填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 知識(shí)要點(diǎn) 1. MIMO：多輸入多輸出無(wú)線通信系統(tǒng)。提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，是新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)。2. MIMO系統(tǒng)模型MIMO系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系可表示為式中，xn表示從第n根發(fā)射天線發(fā)射的信號(hào)。 3. MIMO信道容量這里主要考慮當(dāng)接收機(jī)已知信道

16、狀態(tài)信息而發(fā)射機(jī)不知道信道狀態(tài)信息的信道條件在這種信道條件下，可利用三、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1、信道矩陣為一個(gè)確定性的數(shù)值矩陣時(shí)的信道容量。 2、信道傳輸矩陣H為全1矩陣時(shí)的情況。 四、思考與提高 1、比較MIMO系統(tǒng)與傳統(tǒng)SISO系統(tǒng)之間的區(qū)別。附錄：（參考程序）1、計(jì)算任意多個(gè)符號(hào)信源的熵function H=entropy(p)% 該函數(shù)用來(lái)計(jì)算包含任意多個(gè)符號(hào)的信源熵（比特）% p為DMS的概率分布，行向量if sum(p)=1 % 判斷是否滿(mǎn)足概率完備性 error( !不滿(mǎn)足概率完備性，請(qǐng)重新輸入信源分布) return;else L=length(p) % 得到信源符號(hào)的個(gè)數(shù) H=0; %

17、 熵值初始化為零 for i=1:L H=H-p(i)*log2(p(i); % 累加熵函數(shù)各個(gè)子項(xiàng) endendMatlab函數(shù)說(shuō)明：sum(A)：求數(shù)組A的元素之和length(X)：求矢量X的長(zhǎng)度log2(X)：計(jì)算以2為底X的對(duì)數(shù)error：顯示錯(cuò)誤信息2、繪制二元信源熵函數(shù)曲線clc% 讓概率從一個(gè)很小的數(shù)0.000001開(kāi)始變化，步長(zhǎng)為0.001：p=0.000001:0.001:1;h=-p.*log2(p)-(1-p).*log2(1-p); % log2也可以計(jì)算矢量，結(jié)果也為矢量plot(p,h);title(二符號(hào)信源熵函數(shù)曲線);ylabel(H(p,1-p)運(yùn)行結(jié)果：

18、3、繪制三元熵函數(shù)曲線p=linspace(eps,1-eps,100);q=linspace(eps,1-eps,100);P,Q=meshgrid(p,q);P_Q=P+Q;for n=1:100 for m=1:100 if P_Q(n,m)=1 Q(n,m)=nan; end endendH=-P.*log2(P)-Q.*log2(Q)-(1-P-Q).*log2(1-P-Q);mesh(P,Q,H)title(三維熵函數(shù)的圖形)程序說(shuō)明：（1）eps：極小值，避免0概率事件（2）meshgrid：語(yǔ)法X,Y = meshgrid(x,y) 將矢量x和y規(guī)定的區(qū)域變換為數(shù)組X和Y，X和

19、Y可用于計(jì)算2自變量函數(shù)或繪制3維網(wǎng)格/表面。X的各行均為矢量x；Y的各列均為矢量y。(3) nan：無(wú)效值（4）mesh：繪制網(wǎng)格曲面運(yùn)行結(jié)果：4將迭代算法用matlab代碼實(shí)現(xiàn)如下function answer=chacap(Pt)% Pt：信道矩陣% 用matalb的eps代替信道矩陣內(nèi)的元素0以避免對(duì)0取對(duì)數(shù)% C：信道容量r,s=size(Pt); % 確定輸入和輸出符號(hào)個(gè)數(shù)Pi=ones(1,r)/r; % 行向量，輸入分布初始化為等概Cn=0; % C(n)初始化為0Cn1=inf; % C(n)初始化為無(wú)窮大beta=ones(1,r); % 偏互信息的指數(shù)I=1; % 互信息

20、初始化為1while abs(Cn-Cn1)=1.0e-004 % 迭代誤差限 for k=1:r Pi(k)=Pi(k)*beta(k)/I; % 更新輸入分布 end % 以下計(jì)算beta(k): Po=Pi*Pt ; % 輸出概率 for k=1:r bt=0; % 中間變量 for j=1:s bt=bt+Pt(k,j)*log(Pt(k,j)/Po(j); end beta(k)=exp(bt); end I=Pi*beta; % 各的加權(quán)平均 Cn=log(I); % Cn1=log(max(beta); % 各的最大值endC=Cn*log2(exp(1); % 比特answer

21、=sprintf(該信道的信道容量 C = %f 比特/信道符號(hào),C);程序說(shuō)明：ones：創(chuàng)建一個(gè)全1的數(shù)組inf：無(wú)窮大abs：求絕對(duì)值該程序返回字符串a(chǎn)nswer5、繪制二進(jìn)制對(duì)稱(chēng)信道平均互信息量Matlab實(shí)現(xiàn)p,q=meshgrid(0.000001:0.01:1,0.000001:0.01:1);Hnoise=-p.*log2(p)-(1-p).*log2(1-p); % 噪聲熵x=(1-p).*q+p.*(1-q);I=-x.*log2(x)-(1-x).*log2(1-x)-Hnoise;mesh(p,q,I)運(yùn)行結(jié)果：分析說(shuō)明：從圖上可以看出：信道給定的條件下，平均互信息隨信

22、源分布呈現(xiàn)上凸性，具有最大值。而在信源給定的條件下，平均互信息隨信道轉(zhuǎn)移概率呈現(xiàn)下凸性，具有最小值。6、編制LZW算法function CodeStream,CS_hexa,CS_binary,CompressionRatio=lzw(SourceSeq)% 采用8比特LZW編碼，首先構(gòu)造一個(gè)包含256個(gè)“單詞”的字典,% 可以對(duì)ASCII碼表中字符構(gòu)成的序列進(jìn)行編碼% SourceSeq：信源符號(hào)序列% CodeStream：?jiǎn)卧~位置構(gòu)成的碼流序列% CS_hexa：3位16進(jìn)制數(shù)表示的位置碼% CS_binary：12比特表示的位置碼序列% CompressionRatio：壓縮比Sour

23、ceSeq=uint8(SourceSeq);dict = cell(1,256); % 字典初始化for i = 1:256,dicti = uint8(i-1); % 用2個(gè)字節(jié)表示前綴字符endCodeStream=SourceSeq; % 輸出碼流初始化i_CS=1; % 碼流索引len_seq=length(SourceSeq);W1=; % 前綴初始化為空f(shuō)or i=1:len_seq W2=SourceSeq(i); % 讀取第i個(gè)序列符號(hào)W，必定存在于字典中 neword=W1 W2; % 組成一個(gè)新單詞neword position=poscode(neword,dict);

24、 % 在字典中查找新單詞 if isempty(position) % 字典中沒(méi)有neword dictend+1=neword; % 將新單詞添加到字典中 ps=poscode(W1,dict); % 獲得W1的位置碼 CodeStream(i_CS)=ps; % 輸出W1的位置碼 W1=W2; % 前綴更新為W2 i_CS=i_CS+1; % else % 字典中已有新單詞 W1=neword; % 更新前綴為新單詞 endendCodeStream(i_CS+1:end)=;CS_hexa=dec2hex(CodeStream,3); % 每個(gè)位置碼用12比特(3位16進(jìn)制數(shù))來(lái)表示CS

25、_binary=dec2bin(CodeStream,12); % 每個(gè)位置碼用12比特來(lái)表示NumCodeword=length(CodeStream); % 碼字個(gè)數(shù)CompressionRatio=len_seq*8/(12*NumCodeword); % 計(jì)算壓縮比f(wàn)unction position = poscode(word,dict)position=; % 位置碼初始化為空if length(word)=1 % word只包含一個(gè)字符 position=word; % 該字符的ASCII碼即為其位置碼else % word包含多個(gè)字符 for i_dict=257:length

26、(dict) % 在字典的初始位置碼之外查找 if isequal(dicti_dict,word) % 在字典中查找到新單詞W1W2 position=i_dict; % word在字典中的位置序號(hào)即為其位置碼 end endend程序說(shuō)明：uint8：轉(zhuǎn)換為無(wú)符號(hào)整數(shù)（0255）cell：創(chuàng)建胞元數(shù)組poscode：為自編的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)在字典中查找單詞位置的功能end：數(shù)組最后的下標(biāo)7、編制算術(shù)編碼算法function codestream=arithcoder(SourceSeq,P,SymbolSet)% SourceSeq：字符串，信源符號(hào)序列% P：行矢量，信源符號(hào)概率分布% Sym

27、bolSet：字符串，信源符號(hào)集合(順序與P對(duì)應(yīng))len_seq=length(SourceSeq); % 信源序列長(zhǎng)度num_sym=length(SymbolSet); % 信源符號(hào)個(gè)數(shù)F=zeros(1,num_sym); % 符號(hào)的累計(jì)分布初始化for i=2:num_sym F(i)=F(i-1)+P(i-1); % 計(jì)算信源符號(hào)的累積概率分布函數(shù)endFF=0; % 序列的累積分布初始化A=1; % 序列對(duì)應(yīng)的區(qū)間長(zhǎng)度f(wàn)or i=1:len_seq sym=SourceSeq(i); % 讀取信源序列的第i個(gè)符號(hào) i_set=find(SymbolSet=sym); % 確定當(dāng)前符

28、號(hào)sym種子符號(hào)集的位置 FF=FF+A*F(i_set); A=A*P(i_set);endCodeLength=ceil(-log2(A); % 確定碼長(zhǎng)codeword=;for i=1:CodeLength FF=2*FF; bit=floor(FF); codeword=codeword bit; FF=FF-bit;endcodeword程序說(shuō)明：ceil：ceil(A)返回不小于A的最小整數(shù)floor：floor(A)返回不超過(guò)A的最大整數(shù)8、線性分組碼的信道編碼和譯碼MATLAB實(shí)現(xiàn)：clear; clc;%編碼G=input(請(qǐng)輸入生成矩陣G,例如:G=1 0 1 1 1;0

29、 1 1 0 1n G=);k,n=size(G);r=n-k;m=input(請(qǐng)輸入需傳送信息m,如m=0 0 0 1 1 0 1 1n m=);l=length(m);if(mod(l,k) disp(輸入的信息有誤);else ge=l/k;%將輸入序列轉(zhuǎn)化成矩陣mtemp1=;for i=1:ge temp1(i,:)=m(k*(i-1)+1:i*k);endm=temp1;%求校驗(yàn)矩陣Hc=mod(m*G,2); A=G(:,k+1:n);H=A,eye(r);disp(校驗(yàn)矩陣);Hdisp(編碼矩陣);cenddisp(敲回車(chē)鍵繼續(xù)); pause%解碼y=input(輸入接收序

30、列y,如:y=0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0n y=);temp2=;for i=1:ge temp2(i,:)=y(1,n*(i-1)+1:i*n);endy=temp2s=mod(y*H,2);e=s*pinv(H);for i=1:ge for j=1:n if(e(i,j)0.5-eps) e(i,j)=1; else e(i,j)=0; end endendcc=mod(y+e,2);sc=cc(:,1:2);disp(差錯(cuò)圖樣); edisp(估計(jì)值); ccdisp(譯碼序列); sc附錄資料:不需要的可以自行刪除c語(yǔ)言典型問(wèn)題處理

31、方法小結(jié)循環(huán)問(wèn)題（1）、數(shù)論問(wèn)題1、求素?cái)?shù) for(i=2;i1，如果它僅有平凡約數(shù)1和a，則我們稱(chēng)a為素?cái)?shù)(或質(zhì)數(shù))。整數(shù) 1 被稱(chēng)為基數(shù)，它既不是質(zhì)數(shù)也不是合數(shù)。整數(shù) 0 和所有負(fù)整數(shù)既不是素?cái)?shù)，也不是合數(shù)。 2、求最大公約數(shù)和最小公倍數(shù)a、 if(ab) t=a; a=b; b=t; for(i=a;i=1;i-) if(a%i=0&b%i=0) break; printf(largest common divisor:%dn,i); printf(least common multiple:%dn,(a*b)/is);b、輾轉(zhuǎn)相除法求解 a1=a; b1=b; while(a%b!=0

32、) t=a%b; a=b; b=t; printf(largest common divisor:%dnleast common multiple:%d,b,a1*b1/b);3、求完數(shù) 一個(gè)數(shù)如果恰好等于它的因子之和，這個(gè)數(shù)就稱(chēng)為“完數(shù)”。 例如：6的因子為1、2、3，而6123，因此6是“完數(shù)”。for(a=1;a=1000;a+) s=0; for(i=1;i=a) break; if(s=a) printf(%dt,a);注意S=0所放的位置 4、分解質(zhì)因數(shù) 將一個(gè)整數(shù)寫(xiě)成幾個(gè)質(zhì)因數(shù)的連乘積，如： 輸入36，則程序輸出36=2*2*3*3 。解一、看似簡(jiǎn)單，但要自己完整地寫(xiě)出來(lái)還真不容

33、易！竟然還動(dòng)用了goto語(yǔ)句，正好可以熟悉一下goto語(yǔ)句的用法！main() int a,z,i; clrscr(); scanf(%d,&a);判斷下一個(gè)數(shù)開(kāi)始有要重新從2開(kāi)始了。所以用loop語(yǔ)句回到for語(yǔ)句，這是for語(yǔ)句仍從2初始化。從2開(kāi)始的原則不變，變的是a的值。 loop: for(z=2;z=a;z+)判斷是否為質(zhì)數(shù)for(i=2;i=z;i+) if(z%i=0) break;判斷是否為a的質(zhì)因數(shù) if(z=i) if(a%z=0) k+; if(k=1) printf(%d=%d,a1,z);用計(jì)數(shù)器來(lái)解決每行輸入不同的問(wèn)題。 else printf(*%d,z); a

34、/=z; goto loop; 解二：main() int n, k=2, isfirst=1; printf(Input n=); scanf(%d,&n); while(k=n) if(n%k=0) if(isfirst) printf(%d=%d, n, k); isfirst=0; else printf(*%d,k); n/=k; else k+; printf(n);5、從鍵盤(pán)輸入兩個(gè)整數(shù)，輸出這兩個(gè)整數(shù)的商的小數(shù)點(diǎn)后所有1000位整數(shù) for(i=1;i=2;i-) if(fm%i=0&fz%i=0) fz/=i; fm/=i; z=fz/fm; fzx=fz%fm; if(fz

35、x=0) printf(%d%d/%d-%d%d/%d=%dn,z1,fz1,fm1,z2,fz2,fm2,z); else if(z=0) printf(%d%d/%d-%d%d/%d=%d/%dn,z1,fz1,fm1,z2,fz2,fm2,fzx,fm); else printf(%d%d/%d-%d%d/%d=%d%d/%dn,z1,fz1,fm1,z2,fz2,fm2,z,fzx,fm);（2）近似問(wèn)題1、書(shū)P122習(xí)題4-6注意千萬(wàn)不要忘記添加#include “math.h”#include math.hmain() float x,j=1,k,s,so; int n; scan

36、f(%f,&x); s=x; so=x+1; for(n=1;fabs(s-so)1e-6;n+) for(k=1;k1e-6) x=(x1+x2)/2; f=x*x*x+4*x*x-10;可以用/*if(f*f10) x2=x; else x1=x; printf(%fn,x);（3）枚舉法（4）數(shù)列問(wèn)題二、數(shù)組問(wèn)題（1）排序問(wèn)題1、從小到大排序main() int a10,i,j,t; for(i=0;i10;i+) scanf(%d,&ai); for(i=1;i10;i+) for(j=0;jaj+1) t=aj+1;aj+1=aj;aj=t; for(i=0;i10;i+) prin

37、tf(%d ,ai); printf(n);注意排序問(wèn)題：1、須迅速，熟練，無(wú)差錯(cuò)經(jīng)常插入在程序中間2、現(xiàn)使用最大數(shù)下沉冒泡法還可以使用最小數(shù)上浮冒泡法3、j控制前面一個(gè)數(shù)和后面一個(gè)數(shù)一一比較。由于是最大數(shù)下沉，i+1后j仍要從0開(kāi)始。4、i控制這樣的操作一共要做多少次5、注意i j的控制次數(shù)2、從大到小排序main()現(xiàn)使用最大數(shù)上浮冒泡法還可使用最小數(shù)下沉冒泡法 int a10,i,j,t; for(i=0;i10;i+) scanf(%d,&ai); for(i=1;i=i;j-) if(ajaj-1) t=aj-1; aj-1=aj; aj=t; for(i=0;i10;i+) pri

38、ntf(%d ,ai);（2）二維數(shù)組三、字符或字符串輸入輸出問(wèn)題（1）字符打印1、打印*此類(lèi)題的溯源為書(shū)P122 4.11（1），其他題都是它的拓展 for (i=1;i=n;i+) 一共要輸出的行數(shù) for(j=1;j=i;j+) 每行要打印的*數(shù) printf(*); printf(n); a、*解題要點(diǎn)：此類(lèi)題關(guān)鍵在于找到每行要打印的個(gè)數(shù)和行數(shù)的關(guān)系。此題j=i j=n-i+1b、* for(i=1;i=n;i+) 一共要輸出的行數(shù) for(j=1;j=n-i;j+) 控制空格數(shù) printf( ); for(k=1;k=i;k+) 每行要打印的*數(shù) printf(*); printf

39、(n); c、 * * *解題要點(diǎn)：在出現(xiàn)空格的時(shí)候，在找到每行要打印的*個(gè)數(shù)和行數(shù)的關(guān)系后，還應(yīng)找到空格和行數(shù)的關(guān)系，分不同的參數(shù)進(jìn)行循環(huán)。此題k=i j=n-i j=i-1k=n-i+1d、* * for(i=1;i=n;i+) for(j=1;j=n-i;j+) printf( ); for(k=1;k=2*i-1;k+) printf(*); printf(n); * *e、 * * * for(i=1;i=n-1;i+) for(j=1;j=i;j+) printf( ); for(k=1;k=2*(n-1-i)+1;k+) printf(*); printf(n); for(i=1

40、;i=n;i+) for(j=1;j=n-i;j+) printf( ); for(k=1;k=2*i-1;k+) printf(*); printf(n); * * * * * *2、打印9*9乘法表解題要點(diǎn)：注意尋找行與列的規(guī)律。i*ji代表列j代表行for(i=1;i=9;i+) for(j=1;j=9;j+) printf(%-3d ,i*j); 注意輸出格式的控制 printf(n); 3、九九乘法表1 2 3 4 5 6 7 8 92 4 6 8 10 12 14 16 183 6 9 12 15 18 21 24 27 9 18 27 36 45 54 63 72 814、楊暉三

41、角形11 11 2 11 3 3 11 4 6 4 11 5 10 10 5 11 6 15 20 15 6 1（2）字符串打印問(wèn)題for(i=1;i=7;i+) ai1=1; aii=1; for(i=3;i=7;i+) for(j=2;j=i-1;j+) aij=ai-1j-1+ai-1j; gets(a); puts(a); for(i=1;i0;j-) aj=aj-1; a0=t; for(k=0;k=a&ai=z) ai-=32; puts (a);3、逆序輸出gets (a); c=strlen(a); for(i=0;i=0;i-) 藍(lán)色部分可以簡(jiǎn)寫(xiě)為綠色部分coutai-1;4

42、、如輸入：ab1 3,;z 輸出：ab1注意點(diǎn)：1、= =2、while語(yǔ)句的使用處體會(huì)3、全面考慮問(wèn)題 3,;zgets(a); while(a0= ) for(i=0;ai!=0;i+) ai=ai+1; for(i=0;ai!=0;i+)if(ai= &ai+1!= ) printf(n); else if(ai= &ai+1= ) for(k=i;ak!=0;k+) ak+1=ak+2; i-; elseprintf(%c,ai);5、輸入3個(gè)字符串，按從小到大排序輸出這3個(gè)字符串。 使用一個(gè)兩維數(shù)組貯存多個(gè)字符串char a8181;注意：如何使用一個(gè)兩維數(shù)組貯存多個(gè)字符串 int

43、i,j; for(i=0;i3;i+) gets(ai); for(i=0;i3;i+) puts(ai);注意：1、scanf(%d%s,&n,str) 其中%s為字符串格式2、逐個(gè)給字符串賦值的方法見(jiàn)書(shū)140頁(yè)。 不可for（i=0；ai!=0;i+）3、stri=stri-A+10;4、pow函數(shù)5、任何進(jìn)制轉(zhuǎn)為十進(jìn)制的方法6、輸入一個(gè)整數(shù)n和一個(gè)字符串str，計(jì)算并輸出n進(jìn)制數(shù)str的值。 如輸入：7 16則輸出：13(16)7=(13)10如輸入：16 3A則輸出：58(3A)16=(58)10#include stdio.h#include math.hmain() char st

44、r81; int n,i,s=0,t; clrscr(); scanf(%d%s,&n,str); for(i=0;stri!=0;i+) if(stri=A) stri=stri-A+10; else stri=stri-0; t=strlen(str); for(i=0;stri!=0;i+) s+=strt-i-1*pow(n,i); printf(%d,s);編寫(xiě)程序，將一個(gè)十進(jìn)制正整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。 注意類(lèi)比#include main()char a20;int x,i=0,j;clrscr();scanf(%d,&x);while(x) if(x%16=10&x%16=0;j-

45、)printf(%c,aj);printf(n);7、輸入一個(gè)字符串，將其中的縮寫(xiě)形式展開(kāi)，并輸出展開(kāi)后的該字符串。所謂展開(kāi)縮寫(xiě)形式就是將其中由大小寫(xiě)字母或數(shù)字構(gòu)成的形如a-f、U-Z、3-8 的形式展開(kāi)成為 abcdef 、UVWXYZ 、345678，若出現(xiàn)f-a、A-7、9-5等形式則不予理睬。例如： 輸入：qwe246e-hA-d$-%4-7A-Dz-xp-R4-0輸出：qwr246efghA-d$-%4567ABCDz-xp-R4-0main() char a81; int i,c,s,k,t; gets(a); for(i=0;ai!=0;i+) if(ai=-) if(ai-1=

46、A&ai+1=a&ai+1=0&ai+1i;k-)ak+c-2=ak;as-1+c-2+1=0; for(;i=t;i+) ai=ai-1+1; puts(a);補(bǔ)充：循環(huán)：求：a+aa+aaa+.的值#includevoid main()int a,n,i=1,sn=0,tn=0;coutinput a and nan;while(i=n)tn=tn+a;sn+=tn;a*=10;i+;coutthe answer is snendl;兩個(gè)乒乓球隊(duì)進(jìn)行比賽，各出3人。甲隊(duì)為A,B,C;已對(duì)是X,Y,Z；已經(jīng)抽簽決定比賽名單。有人向隊(duì)員大廳比賽的名單。A說(shuō)他不和X比，C說(shuō)他不和X,Z比。請(qǐng)編程

47、序找出3對(duì)賽手的名單。#includevoid main()char i,j,k;for(i=X;i=Z;i+)for(j=X;j=Z;j+)if(i!=j)for (k=X;k=Z;k+)if(i!=k&j!=k)if(i!=X&k!=X&k!=Z)coutA-i B-j C-kendl;枚舉口袋中有紅，黃，藍(lán)，白，黑5種顏色的球若干。每次從口袋中任意取出3歌，問(wèn)得到3種不同顏色球的可能取法，輸出每種排列的情況。#include#include /在C語(yǔ)言中不用加這句void main()enum colorred ,yellow ,blue,white, black;color pri;int i,j,k,n=0,loop;for(i=red;i=black;i+)for(j=red;j=black;j+)if(i!=j)for (k=red;k=black;k+)if(k!=i)&(k!=j)n+;coutsetw(3)n; /setw是輸出格式的限定for(loop=1;loop=3;loop+)switch(loop)case 1:pri=color(i);break;case 2:pri=color(j);break;case 3:pri=color(k);break;default:break;switc