python编程实现Shannon编码、Huffman编码。 输入:信源概率分布。 输出:Shannon码、Huffman码,平均码长,编码效率。

时间: 2024-02-27 11:56:36 浏览: 22
好的,这就是一个比较典型的信息论编码问题。下面是 Python 编程实现 Shannon 编码和 Huffman 编码的示例代码: ```python import heapq import math # 计算熵 def entropy(p): return -sum([p[i] * math.log(p[i], 2) for i in range(len(p)) if p[i] > 0]) # Shannon 编码 def shannon(p): n = len(p) code = [''] * n code_len = [0] * n for i in range(n - 1): for j in range(i + 1, n): if sum(p[i:j]) >= 0.5: break for k in range(i, j): code[k] += '0' code_len[k] += 1 for k in range(j, n): code[k] += '1' code_len[k] += 1 return code, code_len # Huffman 编码 def huffman(p): n = len(p) heap = [(p[i], i) for i in range(n)] heapq.heapify(heap) nodes = [(p[i], i, None, None) for i in range(n)] for i in range(n - 1): w1, i1 = heapq.heappop(heap) w2, i2 = heapq.heappop(heap) node = (w1 + w2, n + i, i1, i2) nodes.append(node) heapq.heappush(heap, (w1 + w2, n + i)) root = nodes[-1] code = [''] * n code_len = [0] * n for i in range(n): path = [] node = nodes[i] while node[2] is not None: if nodes[node[2]][2] == node[3]: path.append('0') else: path.append('1') node = nodes[node[2]] code[i] = ''.join(reversed(path)) code_len[i] = len(code[i]) return code, code_len # 测试 p = [0.1, 0.2, 0.15, 0.3, 0.25] code, code_len = shannon(p) h_code, h_code_len = huffman(p) print("Shannon码为:", code) print("Shannon码长度为:", code_len) print("Huffman码为:", h_code) print("Huffman码长度为:", h_code_len) print("Shannon编码平均码长为:", sum([p[i] * code_len[i] for i in range(len(p))])) print("Huffman编码平均码长为:", sum([p[i] * h_code_len[i] for i in range(len(p))])) print("Shannon编码效率为:", entropy(p) / sum([p[i] * code_len[i] for i in range(len(p))])) print("Huffman编码效率为:", entropy(p) / sum([p[i] * h_code_len[i] for i in range(len(p))])) ``` 这段代码中,我们首先定义了一个计算熵的函数 `entropy`,然后分别实现了 Shannon 编码和 Huffman 编码的函数 `shannon` 和 `huffman`。在主程序中,我们给出了一个示例概率分布 `p`,并计算了 Shannon 编码和 Huffman 编码的码字、码长、平均码长和编码效率等指标。 希望这个示例代码能够帮助你完成你的编程任务。

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