C语言实现算术编码算法及信息论实验报告

"这篇资源是关于编程实现算术编码算法的实验报告，来自中国地质大学计算机学院信息安全专业，旨在让学习者熟悉并掌握算术编码算法及其C语言实现，包括数值的进制转换和字符串处理。实验环境为Windows2000及以上系统，使用DEVC++作为开发工具。实验要求包括预习、高效完成实验和撰写实验报告。" 算术编码是一种数据压缩技术，其基本思想是将输入的信息序列转化为一个0到1之间的连续实数区间，通过不断地根据信息符号更新区间，最终得到一个表示整个信息序列的编码值。这一过程涉及到了概率模型和数值计算，因此在编码过程中需要对信源的概率分布有所了解。 算法流程如下： 1. 初始化编码区间为[0, 1)。 2. 对于输入信息序列中的每个符号，根据其在信源概率模型中的概率分布，将当前编码区间分割成多个子区间，每个子区间的长度对应一个符号的概率。 3. 选择与当前符号对应的子区间作为新的编码区间。 4. 重复步骤2和3，直到所有符号都被处理完。 5. 最终的编码值是结束区间的左边界，通常需要进行小数点位移以适应不同的存储格式。 在C语言实现中，通常会用到以下技术： - 数值的进制转换：因为算术编码涉及到区间表示和处理，这通常需要将十进制数字转换为二进制或其他形式，以便更精确地控制区间。 - 数值与字符串之间的转换：在读取用户输入的字符串并将其转化为可处理的数值，以及将编码结果输出为字符串时，需要这些转换功能。 - 数学运算：例如，区间长度的计算、区间更新等，需要用到加法、乘法和浮点数比较等数学操作。 实验报告中提供的源代码部分展示了如何读取用户输入的字符串，并在`encord()`函数中进行编码。`proc`数组包含了每个符号的概率，`result`、`areaBegin`和`areaEnd`变量用于表示编码区间，`cord[]`数组用于临时存储编码结果，`str[]`用于存储用户输入的字符串。`readdat()`函数负责读取用户输入并检查其有效性，而`encord()`函数则实现了算术编码的核心逻辑。 在实际应用中，算术编码常被用于图像、音频和文本等数据的压缩，因为它能提供比其他编码方法如霍夫曼编码更高的压缩效率。然而，它的计算复杂度相对较高，特别是在解码时需要反向操作，这可能会影响实时性能。因此，在选择编码算法时，需要权衡压缩效率和计算复杂度。