信息论基础第二版英文教材全文阅读

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"信息论基础第二版英文教材(Elements Of Information Theory) - 高清英文电子档" 本资源是一本关于信息论基础的英文教材——《信息理论基础》的第二版,由Thomas M. Cover和Joy A. Thomas共同撰写,由John Wiley & Sons, Inc. 出版。该教材是信息论领域的经典著作,对理解信息处理、通信系统和数据压缩等主题具有重要价值。 信息论是研究信息的量化、传输和处理的数学理论,起源于20世纪40年代,由克劳德·香农(Claude Shannon)创立。该理论主要关注如何在噪声环境中有效地编码和传输信息,以及如何从噪声中恢复原始信息。本书涵盖了信息论的基本概念和核心理论,包括以下几个方面: 1. **熵(Entropy)**:熵是衡量信息不确定性的度量,它定义了信息源的平均信息量。在统计力学中,熵与系统的无序度有关;在信息论中,熵表示一个消息的平均信息含量,用于量化信息源的信息产出率。 2. **互信息(Mutual Information)**:互信息是衡量两个随机变量之间相互依赖程度的量,它表示知道一个随机变量后对另一个随机变量不确定性减少的程度。 3. **信道容量(Channel Capacity)**:信道容量是指一个通信信道在满足一定错误率要求下,能传输的最大信息速率。香农定理阐述了信道容量与信道特性、噪声水平之间的关系。 4. **编码理论(Coding Theory)**:编码理论研究如何有效地编码信息,以提高传输的可靠性和效率。这包括纠错码,如汉明码、卷积码和涡轮码,以及数据压缩编码,如哈夫曼编码和算术编码。 5. **最大似然估计(Maximum Likelihood Estimation)**:在信号检测和参数估计中,最大似然估计是一种常用的方法,通过选择最可能产生观测数据的模型参数来进行估计。 6. **信息理论与概率统计的关系**:信息论与概率统计紧密相连,许多信息论的概念,如条件熵、联合熵和相对熵,都基于概率论中的概率分布和期望值。 7. **信息理论的应用**:信息论不仅在通信工程中有着广泛的应用,还被用于数据压缩、密码学、机器学习、神经科学、经济学等多个领域。 这本书的第二版可能包含了一些更新的内容,比如对新兴技术如网络编码、信息理论在无线通信中的应用的讨论,以及对最新研究成果的介绍。对于学生、研究人员和工程师来说,这是一本深入理解信息论原理及其应用的重要参考资料。
2013-05-03 上传
CONTENTS Contents v Preface to the Second Edition xv Preface to the First Edition xvii Acknowledgments for the Second Edition xxi Acknowledgments for the First Edition xxiii 1 Introduction and Preview 1.1 Preview of the Book 2 Entropy, Relative Entropy, and Mutual Information 2.1 Entropy 2.2 Joint Entropy and Conditional Entropy 2.3 Relative Entropy and Mutual Information 2.4 Relationship Between Entropy and Mutual Information 2.5 Chain Rules for Entropy, Relative Entropy,and Mutual Information 2.6 Jensen’s Inequality and Its Consequences 2.7 Log Sum Inequality and Its Applications 2.8 Data-Processing Inequality 2.9 Sufficient Statistics 2.10 Fano’s Inequality Summary Problems Historical Notes v vi CONTENTS 3 Asymptotic Equipartition Property 3.1 Asymptotic Equipartition Property Theorem 3.2 Consequences of the AEP: Data Compression 3.3 High-Probability Sets and the Typical Set Summary Problems Historical Notes 4 Entropy Rates of a Stochastic Process 4.1 Markov Chains 4.2 Entropy Rate 4.3 Example: Entropy Rate of a Random Walk on a Weighted Graph 4.4 Second Law of Thermodynamics 4.5 Functions of Markov Chains Summary Problems Historical Notes 5 Data Compression 5.1 Examples of Codes 5.2 Kraft Inequality 5.3 Optimal Codes 5.4 Bounds on the Optimal Code Length 5.5 Kraft Inequality for Uniquely Decodable Codes 5.6 Huffman Codes 5.7 Some Comments on Huffman Codes 5.8 Optimality of Huffman Codes 5.9 Shannon–Fano–Elias Coding 5.10 Competitive Optimality of the Shannon Code 5.11 Generation of Discrete Distributions from Fair Coins Summary Problems Historical Notes CONTENTS vii 6 Gambling and Data Compression 6.1 The Horse Race 159 6.2 Gambling and Side Information 164 6.3 Dependent Horse Races and Entropy Rate 166 6.4 The Entropy of English 168 6.5 Data Compression and Gambling 171 6.6 Gambling Estimate of the Entropy of English 173 Summary 175 Problems 176 Historical Notes 182 7 Channel Capacity 183 7.1 Examples of Channel Capacity 1