写一个MATLAB代码,能够实现霍夫曼编码。首先,定义信源符号及其对应的概率。然后,通过码树形成过程不断合并概率最小的两个符号,直到最后只剩下一个符号。接着,通过码树回溯过程,从最后一行开始回溯,分配编码码字,最终得到每个信源符号的霍夫曼编码。最后,程序还能计算并输出平均码长。
时间: 2024-12-02 17:21:51 浏览: 21
在MATLAB中,我们可以使用递归的方式来实现霍夫曼编码。这里是一个简单的示例:
```matlab
function [codes, lengths] = huffman_encoding(freqs)
% 输入:freqs - 各信源符号及其对应概率构成的向量
% 输出:codes - 霍夫曼编码形成的二进制码表
% lengths - 每个符号的码长
if nargin < 2
error('Please provide symbol frequencies as input');
end
% 初始化数据结构
symbols = freqs;
codes = cell(size(symbols));
lengths = zeros(size(symbols));
% 创建一个空的二叉树节点数组
nodes = struct('symbol', {}, 'freq', {}, 'left', [], 'right', []);
for i = 1:length(symbols)
newNode = struct('symbol', symbols(i), 'freq', symbols(i), 'left', NaN, 'right', NaN);
nodes(end+1) = newNode;
end
% 排序并构建霍夫曼树
nodes = sort(nodes, 'descend', 'Data', 'freq');
while length(nodes) > 1
minNode1 = nodes(1);
minNode2 = nodes(2);
newParent = struct('symbol', '', 'freq', sum(minNode1.freq), 'left', minNode1, 'right', minNode2);
nodes(1:2) = [];
nodes(end+1) = newParent;
nodes = sort(nodes, 'descend', 'Data', 'freq');
end
% 回溯生成霍夫曼码
parent = nodes(1); % 根节点
for i = size(parent.left, 1):-1:1
codes{parent.left(i).symbol} = char([0; parent.right(i).symbol]); % 右孩子加1
lengths(parent.left(i).symbol) = 1 + lengths(parent.right(i).symbol);
parent = parent.left(i);
end
% 计算平均码长
avg_length = mean(lengths);
fprintf('Huffman Codes:\n');
disp(codes);
fprintf('\nAverage Code Length: %.2f\n', avg_length);
end
% 使用示例:
symbols = [0.4, 0.3, 0.3]; % 假设我们有三个符号的概率分布
[codes, lengths] = huffman_encoding(symbols);
```
在这个代码中,`huffman_encoding`函数接收一个频率向量作为输入,并返回霍夫曼编码的码表以及平均码长。你可以根据需要修改`symbols`变量以适应不同的信源符号及概率。
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