Matlab Shannon编码实验

一、实验目的：

(1)了解信源变长码的编码方法；
(2)掌握香农编码方法；
(3)掌握MATLAB的编程。

二、实验仪器：

Matlab2015a

三、实验原理：

1.将信源符号按概率从大到小顺序排列，

2.按下式计算第i个符号对应的码字的码长

3.计算第i个符号的累加概率

4.将累加概率Pi变换成二进制小数，取小数点后li位数作为第i个符号的码字。

四、实验步骤:

1.先利用Matlab编写函数；

2.再根据函数将实验要求生成实验结果；

3.根据实验内容填写实验报告；

五、实验内容及数据整理：

用Matlab软件编程实现Shannon编码

六、实验结果及讨论

clc;clear;close all

%% 数据输入

i = 1;

strTemp = ['请输入第',num2str(i),'个概率(0退出)：'];

p = [];

p(i) = input(strTemp);

while(p(end))

i = i+1;

strTemp = ['请输入第',num2str(i),'个概率(0退出)：'];

temp = input(strTemp);

p = [p temp];

end

eps = 1e-5;

if(sum(p)>1.0+eps || sum(p)<1.0-eps)

error('概率和不等于1');

end

%% 初始化

n = length(p)-1; %由于最后一个数字为0

F = zeros(1,n);

logp = zeros(1,n);

L = zeros(1,n);

for i = 2:n

F(i) = F(i-1)+p(i-1);

logp(i-1) = -log2(p(i-1));

L(i-1) = ceil(logp(i-1));

end

logp(n) = -log2(p(n));

L(n) = ceil(logp(n));

%% 编码过程

for i = 1:n

temp1 = L(i);

temp2 = [];

temp3 = F(i);

while(temp1)

temp4 = fix(2*temp3);

temp3 = 2*temp3 - temp4;

temp2 = [temp2 num2str(temp4)];

temp1 = temp1 - 1;

end

fprintf('第%d个的香农编码为：%s\n',i,temp2);

end

第二种方法：

clc;clear;close all
m=input('Enter the no.of message ensembles:'); %输入概率
z=[];
h=0;
l=0;
display('Enter the probabilities in descending order:') %按降序输入概率
for i=1:mfprintf('Ensemble%d\n',i); %总体均值p(i)=input('');
end%Finding each alpha values   找到每个值
a(1)=0;
for j=2:m;a(j)=a(j-1)+p(j-1);
end
fprintf('\n Alpha Matrix');
display(a);%Finding each code length
for i=1:mn(i)=ceil(-1*(log2(p(i))));
end
fprintf('\n Code length matrix');
display(n);%Computing each code
for i=1:mint=a(i);for j=1:n(i)frac=int*2c=floor(frac);frac=frac-c;z=[z c];int=frac;endfprintf('Codeword %d',i);display(z);z=[];
end%Computing Avg.Code Length & Entropy
fprintf('Avg.Code Length');
for i=1:mx=p(i)*n(i);l=l+x;x=p(i)*log2(1/p(i));h=h+x;
end
display(l);
fprintf('Entropy');
display(h);%Computing Efficiency
fprintf('Efficiency');
display(100*h/l);
fprintf('Redundancy');
display(100-(100*h/l));

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