信息工程专业课程实验指导书

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1、信息工程专业课程实验指导书一、《信息论与编码》课程实验指导书；实验1Huffman编码（4学时）一、实验目的1．复习C++程序基本编写方法，熟悉VC编程环境。2．会用VC调试Huffman编码程序。二、实验内容1．复习C++代码基本语法（结构体、树等数据结构定义）2．根据Huffman编码源代码，学习算法实现流程，培养自己动手能力，在C++编译器下按步调试跟踪算法。三、实验仪器、设备1．计算机－系统最低配置256M内存、P4CPU。2．C++编程软件－VisualC++7.0（MicrosoftVi

2、sualStudio2003）VisualC++8.0（MicrosoftVisualStudio2005）四、实验原理1．Huffman编码原理：①将信源符号按概率从大到小的顺序排列，令p(x1)≥p(x2)≥…≥p(xn)②给两个概率最小的信源符号p(xn-1)和p(xn)各分配一个码位“0”和“1”，将这两个信源符号合并成一个新符号，并用这两个最小的概率之和作为新符号的概率，结果得到一个只包含(n－1)个信源符号的新信源。称为信源的第一次缩减信源，用S1表示。③将缩减信源S1的符号仍按概率从大

3、到小顺序排列，重复步骤2，得到只含(n－2)个符号的缩减信源S2。④重复上述步骤，直至缩减信源只剩两个符号为止，此时所剩两个符号的概率之和必为1。然后从最后一级缩减信源开始，依编码路径向前返回，就得到各信源符号所对应的码字。2．Huffman树的编码原理：步骤1：将各个符号及其出现频率分别作为不同的小二叉树（目前每棵树只有根节点）步骤2：在步骤1中得到的树林里找出频率值最小的两棵树，将他们分别作为左、右子树连成一棵大一些的二叉树，该二叉树的频率值设为两棵子树频率值之和。步骤3：对上面得到的树林重复步

4、骤2的做法，直到所有符号都连入树中为止。五、实验步骤1．VC环境下，建一个C++控制台应用程序，并把源代码考到该程序目录下。2．项目文件中含有一个预编译头文件，一个主函数入口文件和Huffman编码算法文件。3．在入口文件中，输入任一个离散信源进行编码调试。4．设置好程序断点，仔细分析Huffman树每步的建立过程。5．输出离散信源中每个符号的Huffman编码，并与手工运算的结果进行比较。六、实验报告要求1．按照实验一附3中实验报告样式书写本次实验报告。2．总结C++语言学习心得，并结合Huffm

5、an编码实验总结自己的得失，指出今后自己要练习改进之处。根据自己实验情况，对本实验写出建议。七、实验注意事项1．指针数据结构定义typedefstruct{unsignedlongweight;intparent,lchild,rchild;}HTNode,*HuffmanTree;typedefchar**HuffmanCode;//指向存放数组指针的数组即二维数组2．二叉树生成操作放在数组中（节点n和数组大小m关系为：m=2*n-1）。每次在树中找到两颗最小子树，其函数为Select(Huffm

6、anTreeHT,intn,int*s1,int*s2)，实际实现的是在数组中找到最小两个元素。另外注意C++的数组起始索引是0，Matlab起始索引是1；程序中为了方便从1开始索引数组，HT[0].weight的大小设为0xffffffffL。为了输出二进制Huffman码，程序最后对每个符号进行深度优先搜索，得到该符号的二进制字符，然后进行字符串拷贝，直到最后输出。实验二CRC校验码编码实验（4学时）一、实验目的1．学习CRC编码基本流程,学会调试循环冗余校验码编码程序。2．掌握CRC校验码的编

7、码原理，重点掌握按字节（Byte）编码方法。二、实验内容1．根据实验原理掌握CRC校验码编码/解码基本流程。2．在C++编译器下能够调试编码算法每一个步骤，重点掌握按字节编码的过程。三、实验仪器、设备1．计算机－系统最低配置256M内存、P4CPU。2．C++编程软件－VisualC++7.0（MicrosoftVisualStudio2003）VisualC++8.0（MicrosoftVisualStudio2005）四、实验原理1．CRC校验码介绍CRC校验的基本思想是利用线性编码理论，在发送

8、端根据要传送的k位二进制码序列，以一定的规则产生一个校验用的监督码（CRC码）r位，并附在信息后边，构成一个新的二进制码序列数共(k+r)位，最后发送出去。在接收端，则根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行检验，以确定传送中是否出错。16位的CRC码产生的规则是先将要发送的二进制序列数左移16位（乘以216）后，再除以一个多项式，最后所得到的余数既是CRC码。求CRC码所采用模2加减运算法则，既是不带进位和借位的按位加减，这种加减运算实际上就是逻辑上的异或运算，加法