算術編碼算法的Matlab實現(xiàn)

1、實驗1 算術編碼算法的Matlab實現(xiàn)實驗學時：2實驗類型：（演示、驗證、綜合、設計、研究）實驗要求：（必修、選修）一、實驗目的掌握算數(shù)編碼原理。二、實驗內(nèi)容利用Matlab編寫程序?qū)崿F(xiàn)算數(shù)編碼，包括：1、 對文件符號進行概率統(tǒng)計，生成編碼表；2、 對文件進行壓縮編碼；3、 （選做）對文件進行解壓縮，比較原始數(shù)據(jù)和解壓后的數(shù)據(jù)之間是否有損耗。三、實驗儀器1、計算機一臺；2、Matlab仿真軟件。四、實驗原理算術編碼的編碼對象是一則消息或一個字符序列，其編碼思路是將該消息或字符序列表示成0和1之間的一個間隔(Interval)上的一個浮點小數(shù)。在進行算術編碼之前，需要對字符序列中每個字符的出現(xiàn)概

2、率進行統(tǒng)計，根據(jù)各字符出現(xiàn)概率的大小，將每個字符映射到0,1區(qū)間上的某個子區(qū)間中。然后，再利用遞歸算法，將整個字符序列映射到0,1區(qū)間上的某個Interval中。在進行編碼時，只需從該Interval中任選一個小數(shù)，將其轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)。符號序列越長，編碼表示它的Interval的間隔就越小，表示這一間隔所需的二進制位數(shù)就越多，編碼輸出的碼字就越長。五、實驗步驟對字符序列“state_tree”進行算術編碼的步驟如下：1、 對文件符號“state_tree”進行概率統(tǒng)計，生成編碼表；2、 初始化時，被分割范圍的初始值是0,1，即被分割范圍的下限為low=0，上限為 high =1，該范圍的長度為

3、range_length=high-low =1。3、 對消息的第一字符s進行編碼，如果s的概率范圍的下限為Low=0.6，上限為High=0.7，則下一個被分割范圍的下限和上限分別為：next_low=low+range_length×Low=0+1×0.6=0.6；next_ high=low+range _length×High =0+1×0.7=0.7；low=next_low=0.6， high=next_high=0.7；range _length = high-low =0.7-0.6=0.1；s將分割范圍從0,1變成了0.6,0.7。4、 重復上述步驟，依次對字符t,a,t,e,_t,r,e,e進行編碼；5、 編碼結(jié)束，將最終得到的編碼結(jié)果從一個十進制小數(shù)值轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)，從而得到最終的編碼碼字。算術編碼算法的解碼過程步驟如下：1、 將最終的算數(shù)編碼結(jié)果（十進制小數(shù)值）與之前得到的編碼表進行對比，確定與該數(shù)值對應的概率范圍，從而解碼出字符序列的第一個字母。2、 利用公式 (number-range_low)/range=>number_next進行解碼，直到整個字符序列解碼完畢。其中number為字符序列的當前編碼，number_next為下一步解碼時的字符序列編碼。六、實驗報告1、對文件符號“state_