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1、 信息论与编码编码部分实验报告 课程名称：信息论与编码 实验名称：关于香农码费诺码Huffman码的实验学院：信息科学与工程学院班级：电子信息工程1201姓名： viga 学号：指导老师：张祖平日期：2014年1月3日 目录实验目的及要求 1.1 实验目的4 1.2 开发工具及环境4 1.3 需求分析与功能说明4 实验设计过程 2.1 用matlab实现香农码、费诺码和Huffman编码 2.1.1 说明6 2.1.2 源代码7 2.1.3 运行结果（截图）19 2.2 用CC+ 实现香农码 2.2.1 说明22 2.2.2 源代码23 2.2.3 运行结果（截图）26 2.3 用CC+ 实现
2、Huffman码 2.3.1 说明26 2.3.2 源代码29 2.3.3 运行结果（截图）36 2.4 用CC+ 实现费诺码 2.4.1 说明37 2.4.2 源代码37 2.4.3运行结果结果（截图）40课程设计总结42 参考资料 4.1 课程设计指导书43 实验目的及要求1.1 实验目的1.掌握香农码、费诺码和Huffman编码原理和过程。2.熟悉matlab软件的基本操作，练习使用matlab实现香农码、费诺码和Huffman编码。3.熟悉C/C+语言，练习使用C/C+实现香农码、费诺码和Huffman编码。4.应用Huffman编码实现文件的压缩和解压缩。1.2 开发工具及环境MAT
3、LAB 7.0、wps文字、红精灵抓图精灵2010Windows7 系统环境1.3 需求分析与功能说明1、使用matlab实现香农码、费诺码和Huffman编码，并自己设计测试案例。2、使用CC+实现香农码、费诺码和Huffman编码，并自己设计测试案例。3、可以用任何开发工具和开发语言，尝试实现Huffman编码应用在数据文件的压缩和解压缩中，并自己设计测试案例。具体要求：读入有关信源的文本文件（测试用例，里面为每个符号的概率，概率数值用,隔开），然后分别用matlab实现香农码、费诺码和Huffman编码，并计算各个码的平均码长，编码效率，并用matlab图示出来（可以是曲线图或直方图），
4、再尝试对同样的信源用CC+实现香农码、费诺码和Huffman编码。文本文件例如infosource.txt。文件里面的内容为 0.4，0.2，0.1，0.1，0.15，0.05（，可能是全角或半角）。 实验设计过程2.1 用matlab实现香农码、费诺码和Huffman编码2.1.1 说明（1） 使用matlab实现香农码、费诺码和Huffman编码，并自己设计测试案例。具体要求：读入有关信源的文本文件（测试用例，里面为每个符号的概率，概率数值用,隔开），然后分别用matlab实现香农码、费诺码和Huffman编码，并计算各个码的平均码长，编码效率，并用matlab图示出来（直方图）文本文件例
5、如gailv.txt我测试的案例为0.4 0.2 0.1 0.1 0.15 0.05，存在gailv.txt这个文本文档中。用“load gailv.txt”语句读入文本文档中的概率分布。（2） 编码部分设计：香农编码：1、将概率序列按降序排序，为方便，还是记作p，在编程时调整一下就行。2、算累加概率 B(i)=p(i-1)+B(i-1); , i= 0.i-1，视B(0) = 03、算码长C=-log2(p); N=ceil(C); ceil函数为取不小于自变量的最小整数的函数4、将pa(i)换成二进制表示，取小数前k(i)位为c(i)费诺编码：1、将概率序列排序，为方便，还是记作p，在编程
6、时调整一下就行。2、按编码进制数将概率分组，尽量使每组的概率和接近。3、给每组分配一位码元（0，1，。）4、对每一组按同样地方法划分，直到每个符号有唯一码字。哈夫曼编码：可以用哈夫曼树的观点来看。1、选取概率最小的两个节点a，b2、将他们合并为c加入原概率序列3、从c指向a的边标为0，向b的边标为14、重复到仅有一棵树为止。5、每个符号的码字就是从根走到该符号的所有边上的码元连接起来。2.1.2 源代码1、 程序总程序（源文件见zong.m，文本文档见gailv.txt）% load mydata A; %A是原始概率load gailv.txt;A=gailv;m,n=size(A); %m
7、为A的行数 n为A的列数%香农码 for i=1:n if(A(i)0.0001) error(信源概率之和必须为1); EndA=sort(A,2,descend); %完成对A的降序排列for i=1:n if i=1 B(i)=0; else B(i)=A(i-1)+B(i-1); %B是累加后概率 endendC=-log2(A); %C是对A求log2N=ceil(C); %N是每一个码的长度m=max(max(N);INT=ones(n,m);for i=1:n for j=1:N(i) B(i)=2*B(i); if B(i)1 INT(i,j)=0; else INT(i,j)
8、=1; end B(i)=rem(B(i),1); endend %求二进制并进行编码string=码字;ST=cell(1,n);for i=1:n for j=1:N(i) a=num2str(INT(i,j); ST(i)=strcat(ST(1,i),a); endendfprintf(n 信源概率为：n);disp(A);fprintf(n 香农码为：n);disp(ST);fprintf(n 香农平均码长为：n);n_1=sum(N.*A);disp(n_1);fprintf(n 香农编码效率为:n);ha=sum(A.*(-log2(A);t1=ha/n_1; disp(t1);
9、%费诺码 for i=1:n B(i,1)=A(i); %生成B的第1列enda=sum(B(:,1)/2;for k=1:n-1 if abs(sum(B(1:k,1)-a)=abs(sum(B(1:k+1,1)-a) break; endendfor i=1:n %生成B第2列的元素 if i=k B(i,2)=0; else B(i,2)=1; endend%生成第一次编码的结果FN=B(:,2);FN=sym(FN);%生成第3列及以后几列的各元素j=3;while (j=0) p=1; while(p=n) x=B(p,j-1); for q=p:n if x=-1 break; e
10、lse if B(q,j-1)=x y=1; continue; else y=0; break; end end end if y=1 q=q+1; end if q=p|q-p=1 B(p,j)=-1; else if q-p=2 B(p,j)=0; FN(p)=char(FN(p),0; B(q-1,j)=1; FN(q-1)=char(FN(q-1),1; else a=sum(B(p:q-1,1)/2; for k=p:q-2 if abs(sum(B(p:k,1)-a)=abs(sum(B(p:k+1,1)-a); break; end end for i=p:q-1 if i=k B(i,j)=0; FN(i)=char(FN(i),0; else B(i,j)=1; FN(i)=char(FN(i),1; end end end end p=q;end C=B(:,j)
