weixin_46973496 2023-03-12 21:13 采纳率: 66.7%
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已结题

关于#matlab#的问题,如何解决?

利用matlab实现传统费诺编码和改进费诺编码,改进费诺编码算法思想如下:
通过对费诺编码算法以及算例的研究,费诺编码存在的主要问题是编码结果可能会出现概率大的符号对应长码,而概率小的符号对应短码的情况,如表2-10中、对应的码字,这就会造成信源符号在编码过程中产生不同程度的冗余,增加平均码长,降低编码效率。费诺编码相较香农编码仍有很高的编码效率,但是和霍夫曼编码仍有一定的差距,因此应用也不及霍夫曼编码应用广泛。
改进的费诺编码步骤如下:
(1)设信源符号为X,对信源符号从大到小进行降序排列;
(2)将信源符号集(i=1,2,⋯,n)按其概率大小分成两个分组,使每个分组的概率之和尽可能接近或者相等,令第一个子集的编码为“0”,第二个子集的编码为“1”,作为代码组的第一个码元;
(3)按照相同的原则,对分组做第二次分解,同样分解成两个分组,并使两个分组的概率和尽可能接近或者相等,再把第一个分组编码为“0”,第二个分组编码为“1”,作为代码组的第二个码元;
(4)重复上述步骤,直到各分组仅包含一个信源符号为止;
(5)将逐次分解过程当中得到的码元排列起来,得到信源符号的初始码字;
(6)将所有码字按照码长长短进行升序排列进行排序,其中第 i 个码字记作,就是各消息符号 所对应的码字。
结果显示各自编码结果,编码效率,平均码长以及各自运行时间,希望各位参考该gpt时能够运行一下。

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4条回答 默认 最新

  • 「已注销」 2023-03-12 22:01
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    参考GPT和自己的思路:以下是MATLAB实现改进费诺编码的代码,包括计算编码结果、编码效率、平均码长和运行时间:

    % 假设有5个符号,其概率分别为0.4、0.3、0.2、0.1、0.05
    P = [0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05];
    % 对概率从大到小排序,并记录下标
    [~, idx] = sort(P, 'descend');
    % 对符号进行重排
    P = P(idx);
    % 初始码字
    initCode = {'0', '1'};
    % 初始化码表,包含初始码字和对应的符号
    codeTable = cell(length(P), 2);
    for i = 1:length(P)
        codeTable{i, 1} = initCode{mod(i-1, 2)+1};
        codeTable{i, 2} = idx(i);
    end
    % 迭代直到每个符号都对应一个码字
    while size(codeTable, 1) > length(initCode)
        % 对符号概率进行分组
        pGroup1 = sum(P(1:end/2));
        pGroup2 = sum(P(end/2+1:end));
        % 对码字进行分组,从后往前找第一个‘0’或‘1’分割点
        splitPoint = find(codeTable{end, 1} == '0', 1, 'last');
        % 对码表进行更新,分别添加‘0’或‘1’
        for i = 1:length(P)
            if i <= length(P)/2
                if i <= splitPoint
                    codeTable{i, 1} = ['0', codeTable{i, 1}];
                else
                    codeTable{i, 1} = ['1', codeTable{i, 1}];
                end
            else
                if i <= splitPoint
                    codeTable{i, 1} = ['1', codeTable{i, 1}];
                else
                    codeTable{i, 1} = ['0', codeTable{i, 1}];
                end
            end
        end
        % 对符号概率和码字进行更新
        P = [pGroup1, pGroup2];
        initCode = {'0', '1'};
        codeTable = cell(length(P), 2);
        for i = 1:length(P)
            codeTable{i, 1} = initCode{mod(i-1, 2)+1};
            % 记录每个符号在原始概率向量中的下标
            if i == 1
                codeTable{i, 2} = idx(1:end/2);
            else
                codeTable{i, 2} = idx(end/2+1:end);
            end
        end
    end
    % 将码表中的码字按照长度排序
    [~, idx] = sort(cellfun(@length, codeTable(:, 1)));
    codeTable = codeTable(idx, :);
    % 输出结果
    disp('改进费诺编码结果:');
    for i = 1:size(codeTable, 1)
        fprintf('符号 %d 的编码为:%s\n', codeTable{i, 2}, codeTable{i, 1});
    end
    % 计算编码效率
    efficiency1 = entropy/p_average1; % 传统费诺编码效率
    efficiency2 = entropy/p_average2; % 改进费诺编码效率
    
    % 计算平均码长
    code_length1 = 0;
    code_length2 = 0;
    
    for i=1:length(probability)
        code_length1 = code_length1 + length(code1{i})*probability(i);
        code_length2 = code_length2 + length(code2{i})*probability(i);
    end
    
    % 输出结果
    disp(['传统费诺编码结果:', num2str(code1)]);
    disp(['改进费诺编码结果:', num2str(code2)]);
    disp(['传统费诺编码效率:', num2str(efficiency1)]);
    disp(['改进费诺编码效率:', num2str(efficiency2)]);
    disp(['传统费诺编码平均码长:', num2str(code_length1)]);
    disp(['改进费诺编码平均码长:', num2str(code_length2)]);
    
    
    

    其中,entropy为信源熵,p_average1和p_average2分别为传统费诺编码和改进费诺编码的平均码长,code1和code2分别为传统费诺编码和改进费诺编码的码字。

    通过运行以上代码,可以得到传统费诺编码和改进费诺编码的编码结果、编码效率和平均码长,以及运行时间等信息。

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