算術(shù)編碼Java實現(xiàn)

課本為西安電子科技大學《信息論與編碼理論》第二版铣减。

信息論與編碼理論

算數(shù)編碼兩個關(guān)鍵遞推公式

算術(shù)編碼遞推公式

實現(xiàn)如下:

/**The class is used to Arithmeti Coding.

*tool:notepad++,jdk 1.8

*Date: 2018/5/31

*@author? JFLIU

*@version 1.0

*說明:由于時間原因脚作,沒有嚴格異常檢查徙歼,輸入合法性檢查,程序只能雙字節(jié)輸入變量(例如鳖枕,a1,a2桨螺,b1等)宾符。如果是二元編碼,請用a1灭翔,a2(不要出現(xiàn)a0)等代替0魏烫,1。一個遺憾是肝箱,不能想到一個合理的方式解決尾數(shù)截斷的進一哄褒。因為float,double在計算機的表示(IEEE 754標準)本人并不懂煌张。對于P(ui),F(ui)呐赡,沒有采用有理數(shù)(Java中沒有),編寫需要時間骏融,故直接用小數(shù)了链嘀。注意:本例中向量用下劃線表示了。

*/

import java.util.Scanner;

import java.util.List;

import java.util.ArrayList;

import java.util.Collections;

//隨機變量類

class RandomVariable {

private double possibility = 0;

private String randomVariableName = null;

RandomVariable() {

}

RandomVariable(double possibility, String randomVariableName) {

this.possibility = possibility;

this.randomVariableName = randomVariableName;

}

public void setPossibility(double possibility) {

this.possibility = possibility;

}

public void setRandomVaribleName(String randomVariableName) {

this.randomVariableName = randomVariableName;

}

public void setRandomVarible(String randomVariableName, double possibility) {

this.randomVariableName = randomVariableName;

this.possibility = possibility;

}

public double getPossibility() {

return this.possibility;

}

public String getRandomVaribleName() {

return this.randomVariableName;

}

}

public class ArithmetiCoding {

private static int num = 0;

private static double p_ui = 1.f;

private static double p_uiAdd1 = 0.f;

private static double puiAdd1 = 0.f;

private static double f_ui = 0.f;

private static double f_uiAdd1 = 0.f;

private static double fuiAdd1 = 0.f;

private static int n_ui = 0;

private static RandomVariable[] randomVariable = null;

private static int theNumOfCharacterSet = 0;

private static List? list = new? ArrayList();

public static void main(String args[]) {

Scanner in = new Scanner(System.in);

System.out.print("請輸入字符集個數(shù): ");

try {

num = in.nextInt();

if(num <= 0) {

System.out.println("輸入值應該大約0档玻!");

System.exit(0);

}

} catch(Exception e) {

System.out.println("輸入含有非法字符怀泊!");

System.exit(0);

}

inputFunction(num);

input();

}

public static void inputFunction(int num) {

randomVariable = new RandomVariable[num];

Scanner in = new Scanner(System.in);

for(int i=0; i < randomVariable.length; i++)

? ? ? ? ? ? randomVariable[i]=new RandomVariable();


for(int i = 0; i < num; i++) {

System.out.print("請輸入字符" + (i+1) +"及其概率: ");

randomVariable[i].setRandomVarible(in.next(),in.nextDouble());

list.add(randomVariable[i]);

}

}

public static void input() {

int index = 0;

String temp = "0.";

Scanner in = new Scanner(System.in);

System.out.print("信源序列,以逗號分割: ");

String str = in.nextLine();

? ? ? ? String[] splitstr=str.split(",");

System.out.println();

System.out.println("序號\tui\tP(ui)\t\tF(ui)\t\tn(ui)\tS");

System.out.println((index++) + "? \t空\t1? \t\t 0? \t\t 0? \t");

? ? ? ? for(int i = 0;i < splitstr.length; i++){

fuiAdd1 = distributionFunction(splitstr[i]);

f_uiAdd1Function();

? ? ? ? ? ? puiAdd1 = list.get(index(splitstr[i])-1).getPossibility();

p_uiAdd1Function();

n_ui = (int)(Math.ceil(-1*Math.log(p_uiAdd1)/Math.log(2)));

double binary = f_uiAdd1;

for(int j = 0; j < n_ui; j++) {

binary *= 2;

temp += (int)binary;

binary = binary - (int)binary;

}

System.out.println((index++)+"\t"+splitstr[i]+"\t"+String.format("%-12s",p_uiAdd1)+"\t"+String.format("%-10s",f_uiAdd1)+"\t"+n_ui+"\t"+temp);

f_ui = f_uiAdd1;

p_ui = p_uiAdd1;

temp = "0.";

? ? ? ? }

}

public static int index(String randomVariableName) {

String temp = "";

for(int i = 1; i < randomVariableName.length(); i++) {

temp += randomVariableName.charAt(i);

}

return Integer.parseInt(temp);

}

//分布函數(shù)

public static double distributionFunction(String randomVariableName) {

double possibilityDistribution = 0.f;

for(int i = 0; i < index(randomVariableName) - 1; i++) {

possibilityDistribution += list.get(i).getPossibility();

}

return possibilityDistribution;

}

//遞推公式

public static void p_uiAdd1Function() {

p_uiAdd1 = p_ui * puiAdd1;

}

public static void f_uiAdd1Function() {

f_uiAdd1 = f_ui + p_ui * fuiAdd1;

}

}


課本P65例3.4.3程序運行結(jié)果

P65例3.4.3程序運行結(jié)果

可見編碼為10001101110100误趴。

習題3.12

習題3.12

由于截斷霹琼,實際編碼為0101100111101。即最后一位應該補上一位。

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