费诺编码毕业论文设计

西藏大学本科生毕业论文题目:费诺编码的程序实现过程与设计院（部）工学院专业年级09级电子信息工程姓名高云飞学号31010950101指导教师王龙业职称副教授二〇一三年月日西藏大学本科生毕业论文(设计)原创性及知识产权声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在导师的指导下取得的成果。对本毕业论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。本毕业论文（设计）成果归西藏大学所有。特此声明毕业论文（设计）作者签名：作者专业：作者学号：年月日费诺编码的程序实现过程与设计摘要21世纪随着现代科技的发展，人们逐渐跨入了信息化高速发展的时代。无论在政治、经济、军事等各个领域，还是在生活中的各个方面，通信系统起着至关重要的作用。关于通信系统的研究必将受到人们的重视。而且在早期香农已经发现通信系统的传递对象就是信息，通信系统的中心问题是在噪声下如何有效可靠地传输信息，而实现这一目标的主要途径是编码。编码的方式分为三种即：信源编码、信道编码和密码编码。本文主要研究信源编码中的一种最佳变长编码——费诺编码来进行通信系统的分析，费诺编码的目的就是使信源冗余减少，使信息更加经济、有效地传输，它是比香农编码更优的一种编码方式，通过程序来实现该编码更加有效的提高了编码的效率，缩短了计算编码所用的时间，从而使得信息的可靠性大大的提高了。关键词：通信系统编码费诺编码程序实现Fano-codingprogramrealizationoftheprocessanddesignAbstractThe21stcenturywiththedevelopmentofmoderntechnology,peoplegraduallyenteredtheeraofrapiddevelopmentofinformationtechnology.Intermsofthepolitical,economic,militaryandotherfields,andinallaspectsoflife,communicationsystemplaysavitalrole.Onthecommunicationsystemisboundtobepeople'sattention.PassingobjectshasbeenfoundintheearlyShannoncommunicationsystemisthecentralissueoftheinformation,communicationsystemnoisehoweffectiveandreliabletransmissionofinformation,andtoachievethisgoaliscoding.Thecodingmethodisdividedintothree:sourcecoding,channelcodingandpasswordencoding.Thispaperstudiesthesourcecodinginanoptimalvariable-lengthcodingFano-codingfortheanalysisofthecommunicationsystem,thepurposeofFano-codingisthesourceforreducedredundancy,tomaketheinformationmorecost-effectivetransmission,itisbetterthanshannon-codingencoding,thecodemoreeffectivetoimprovethecodingefficiency,shortenthecalculationusedtoencodethetime,sothattheinformationachievedthroughtheprocessgreatlyimprovethereliability.Keywords:communicationsystemcodingfano-codingprocedurestoachieve目录1绪论..................................................................................................................................12编码与信源编码..............................................................................................................52.1首先要了解什么是信源编码..........................................................................52.2费诺编码方法..................................................................................................62.3哈夫曼编码方法..............................................................................................73费诺编码..........................................................................................................................83.1费诺编码描述..................................................................................................83.2费诺编码算法..................................................................................................83.3费诺编码特点..................................................................................................93.4费诺编码的实例..............................................................................................94费诺编码的程序设计......................................................................................................94.1费诺编码算法设计........................................................................................114.2编码如下........................................................................................................164.3程序中要解决的关键问题............................................................................174.4总结................................................................................................................17致谢词................................................................................................................................18参考文献............................................................................................................................191绪论1.1信息论的定义早期的数据压缩来自于人们对概率的了解。当对文字信息进行编码时，如果为出现概率较高的字母赋予较短的编码，为出现概率较低的字母赋予较长的编码，平均编码长度就能缩短不少。印象中的著名的Morse电码就是一个范例。信息论之父C.E.Shannon曾指出，任何信息都存在冗余，冗余大小与信息中每个符号的出现概率（不确定性）有关。他所提出的无失真信源编码定理奠定了数据压缩的理论基础[1]。数据压缩的目的就是要消除信息中的冗余，而信息熵及相关的定理恰恰用数学手段精确地描述了信息冗余的程度[9]。信息论是运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵、通信系统、数据传输、密码学、数据压缩等问题的应用数学学科[8]。从DVD到个人电脑，从卫星通信到文件，在我们今天的生活中，信息几乎在每个领域都扮演着重要角色。工程师克劳德·香农于1948年奠定了信息论的基础，他指出了通信的极限。基于这一理论产生了数据压缩技术、纠错技术等各种应用技术，这些技术提高了数据传输和存储的效率。信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑，给出了估算通信信道容量的方法。信息传输和信息压缩是信息论研究中的两大领域。这两个方面又由信息传输定理、信源－信道隔离定理相互联系。当然，信息论的重大应用远不止于此。DNA是一种信息存储物质，正是信息论帮助人们解开了生物基因组密码之谜。简单地说信息论包含了生命、宇宙乃至一切[7]。1.2信息论对现代社会的影响信息论对现代社会的影响是多方面的。首先,在理论研究方面,信息论所处的地位已远远超出了香农当年所界定的“通信的数学理论”的范畴,得到了不断的扩充和发展,出现了语义信息、语法信息与语用信息等研究与信息的意义有关的学科,以及面向智能研究的全信息理论[6]。如今,信息已成为与物质、能量并列的宇宙中的三个基本要素,世间万物的发展变化可归结为物质、能量和信息的传递和转化过程。另一方面,在科学和技术高度发展的今天,信息的概念也被渗透到许多不同的学科和领域,深入到了社会生活的各个方面,成为可与相对论和量子力学并驾齐驱的新一代边缘交叉学科的重要组成部分。特别是以信息论、控制论和系统论为代表的“老三论”以及以普里高津(I.Prigogine)的耗散结构理论,哈肯(H.Haken)的协同学和托姆(R.Thom)的突变论或艾根(M.Eigen)的超循环理论为代表的“新三论”的出现,标志着一代新的边缘交叉学科的兴起。它们的形成和发展对现代科学的研究具有重要的方法论上的指导意义。第二,在技术应用方面,信息论为现代通信理论和技术的发展做出了不可磨灭的贡献,信息科学与材料科学、能源科学一起已成为现代高新技术领域的三大关键技术,信息产业已是当今社会中发展最快、效益最高、潜力最大、影响最广的最重要的支柱产业之一。科学技术的进步使得计算机从一种单纯的快速计算机器发展成为能智能化、高速度地处理一切数字、符号、文字、语音、图像以至进行知识发现和逻辑推理等的强大工具,其应用领域已覆盖了社会生活的方方面面,成为推动人类社会进步的强大动力。计算机与通信技术的结合更深刻地影响和改善了人们的生产与生活方式,促进了人类文明的进步。没有信息论的指导,就不会有现代的无线电技术,电视接收系统,不会有现代的移动通信和卫星导航、定