Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Презентация Кодирование. Помехоустойчивые коды.pptx
Скачиваний:
59
Добавлен:
24.04.2018
Размер:
4 Mб
Скачать

НЕРАВНОМЕРНЫЕ КОДЫ Экономный код Шеннона-Фано

Схема построения кодовых слов кода Шеннона-Фано:

1. Символы исходного алфавита располагаются в порядке убывания их вероятностей.

2. Все множество символов разбивается на две группы так,

чтобы суммарные вероятности сообщений каждой из групп были как можно более близки друг к другу. Одной группе

приписывается кодовый знак «0», а другой – «1». Это первый

3. По тому же принципу каждая из полученных групп снова разбивается на две части. Каждой новой группе приписывается следующий знак кодового слова («0» или

4. Процедура разбиения группы на подгруппы

продолжается до тех пор, пока в ней содержится более

5. В результате каждому символу исходного алфавита будет сопоставлено кодовое слово из нулей и единиц.

Алгоритм завершается, когда каждый символ исходного алфавита выделен в «самостоятельную» группу. Код Шеннона-Фано – префиксный.

В алгоритме построения кода Шеннона-Фано те символы исходного алфавита, у которых вероятность больше, быстрее образуют

КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

ПРИМЕР НЕРАВНОМЕРНОГО КОДА Код Шеннона-Фано

Сообщение: ОТ_ТОПОТА_ТОПОТА_РОПОТА

12

Оптимальный код Хаффмана

Способ кодирования включает два этапа:

1) этап сжатия, на котором происходит построение оптимального кодового дерева,

2) этап расщепления, на этом этапе для каждого символа исходного алфавита создается кодовое слово.

Этап сжатия. Каждый символ исходного алфавита приписывается оконечному узлу кодового дерева, вероятность появления символа считается весом узла. Все узлы объявляются свободными.

1.Среди всех свободных узлов дерева отыскиваются два узла с наименьшими вероятностями. Вероятности найденных свободных узлов складываются.

2.В дереве создается новый свободный узел, ему приписывается вес – полученная сумма. Этап сжатия завершается, когда образуется корневой узел кодового дерева, его вес равен единице.

Затем для каждого символа исходного алфавита формируется кодовое слово.

Начиная от корня дерева, последовательно выписываются кодовые знаки («0» или «1») ребер, соединяющих корень дерева и оконечную вершину дерева, где расположен символ исходного алфавита. Таким образом, для каждого символа исходного алфавита будет создано кодовое слово.

Алгоритм Хаффмана обеспечивает оптимальное префиксное

кодирование символов алфавита шенноновского источника.

Кодирование информации

ПРИМЕР НЕРАВНОМЕРНОГО КОДА Сообщение: Код Хаффмана

ОТ_ТОПОТА_ТОПОТА_РОПОТА

14

КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Условие Фано (декодируемости неравномерного кода):

в префиксном коде ни одно кодовое не является началом другого кодового слова.

Коды Шеннона- Фано и Хаффмана -префиксные.

15

КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

НЕРАВНОМЕРНЫЕ КОДЫ. СРЕДНЯЯ ДЛИНА КОДОВОГО СЛОВА

A={a1, a2, … , aN}, p(ai), i=1,

2,li –…длина, N кодового слова, i=1, 2, … , N

Для неравномерного бинарного кода средняя длина кодового слова рассчитывается по формуле:

16

 

 

КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

ТЕОРЕМА КОДИРОВАНИЯ

 

 

 

 

ШЕННОНА *)

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Для любого источника сообщений

 

 

 

Шеннона и для любого способа

 

 

 

 

кодирования справедливо

 

 

 

 

неравенство:

 

 

 

 

 

 

 

 

H l.

любого

 

 

источника

2.Алфавит

 

 

сообщений

можно

закодировать

таким образом, что

разность

 

N

 

 

 

 

 

 

l log

 

 

l – H будет сколь угодно мала.

 

 

 

 

N

 

 

 

 

2

 

 

 

H

p(ai )log2 p(ai )

 

 

N

p(a

 

)

 

 

 

i 1

 

l l

i

 

 

 

 

 

i 1 i

 

 

 

17

*) Бауэр Ф.Л., Гооз Г. Информатика. Вводный курс. – М.:Мир, 1976.

КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ИЗБЫТОЧНОСТЬ

 

КОДА

 

 

 

 

 

 

 

 

Относительная избыточность кода определяет

количество избыточных знаков (нулей или единиц)

на каждые 100 знаков передаваемой цепочки

 

символов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для источника сообщений, энтропия которого

равна H, формулы расчета относительной

 

H

 

 

r 1

 

 

 

 

 

100%

избыточности (r):

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

– для неравномерного кода:

H

 

 

 

 

1

100%

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

– для равномерного кода:

 

 

 

 

 

 

 

18

ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЕ

КОДИРОВАНИЕ

19

Помехоустойчивое кодирование

Классическая схема передачи информации (по К.Э.Шеннону)

1100110011001

100

Клод ЭЭлвуд ШеЭннон (1916-2001)

1111101100110011011001100120

100

Соседние файлы в предмете Информатика