Вычисление энтропии Шеннона. Лабораторные работы 1-5

лаба 1
Тема: Вычисление энтропии Шеннона.
Цель работы: Экспериментальное изучение свойств энтропии Шеннона.
Постановка задачи:
1. Для выполнения данной лабораторной работы необходимо предварительно сгенерировать два файла. Каждый файл содержит последовательность символов, количество различных символов больше 2 (3,4 или 5). Объем файлов больше 10 Кб, формат txt.
Первый файл (назовем его F1) должен содержать последовательность символов с равномерным распределением, т.е. символы встречаются в последовательности равновероятно и независимо.
Второй файл (F2) содержит последовательность символов с неравновероятным распределением.
2. Составить программу, определяющую несколько оценок энтропии созданных текстовых файлов. Оценки энтропии необходимо вычислить по формуле Шеннона двумя способами, т.е. используя частоты отдельных символов и используя частоты пар символов. По желанию можно продолжить процесс вычисления оценок с использованием частот троек, четверок символов и т.д.
3. После тестирования программы необходимо заполнить таблицу для отчета и проанализировать полученные результаты.

лаба 2
Тема: Вычисление энтропии Шеннона.
Цель работы: Экспериментальное изучение свойств энтропии Шеннона.
Постановка задачи:
1. Составить программу, определяющую несколько оценок энтропии текстового файла (размер не менее 10 Кб). Оценки энтропии необходимо вычислить по формуле Шеннона двумя способами, т.е. используя частоты отдельных символов и используя частоты пар символов. По желанию можно продолжить процесс вычисления оценок с использованием частот троек, четверок символов и т.д.
Для художественных текстов (русский или английский языки) предполагается, что строчные и заглавные символы не отличаются, знаки препинания объединены в один символ, к алфавиту добавлен пробел, для русских текстов буквы «е» и «ё», «ь» и «ъ» совпадают. При использовании текста программы учитываются все символы, кроме знаков табуляции.
2. После тестирования программы необходимо заполнить таблицу для отчета и проанализировать полученные результаты. Сравнить полученные результаты с результатами лабораторной работы 1.

Лаба3
Тема: Оптимальное побуквенное кодирование
Цель работы: Изучение метода оптимального кодирования Хаффмана.
Постановка задачи:
1. Запрограммировать процедуру двоичного кодирования текстового файла методом Хаффмана. Текстовые файлы использовать те же, что и в лабораторных работах №1,2. Для художественных текстов (русский или английский языки) предполагается, что строчные и заглавные символы не отличаются, знаки препинания объединены в один символ, к алфавиту добавлен пробел, для русских текстов буквы «е» и «ё», «ь» и «ъ» совпадают.
2. Проверить, что полученный код является префиксным.
3. После кодирования текстового файла вычислить оценки энтропии выходной последовательности, используя частоты отдельных символов, пар символов и троек символов.
4. Заполнить таблицу и проанализировать полученные результаты.
Избыточность кодирования определяется как , где H – энтропия текста, Lcp – средняя длина кодового слова.

Лаба 4
Тема: Методы почти оптимального кодирования
Цель работы: Изучение метода почти оптимального кодирования Фано.
Постановка задачи:
1. Запрограммировать процедуры двоичного кодирования текстового файла методом Фано. Текстовые файлы использовать те же, что и в лабораторной работе №1 и 2. Для художественных текстов (русский или английский языки) предполагается, что строчные и заглавные символы не отличаются, знаки препинания объединены в один символ, к алфавиту добавлен пробел, для русских текстов буквы «е» и «ё», «ь» и «ъ» совпадают.
2. Проверить, что полученный код является префиксным.
3 После кодирования текстового файла вычислить оценки энтропии выходной последовательности, используя частоты отдельных символов, пар символов и тройки символов.
4. После тестирования программы необходимо заполнить таблицу и проанализировать полученные результаты.
Избыточность кодирования определяется как , где H – энтропия текста, Lcp – средняя длина кодового слова.

Лаба5
Тема: Почти оптимальное кодирование
Цель работы: Изучение метода почти оптимального кодирования Шеннона.
Постановка задачи:
1. Запрограммировать процедуру двоичного кодирования текстового файла методом Шеннона. Текстовые файлы использовать те же, что и в лабораторной работе №1-4. Для художественных текстов (русский или английский языки) предполагается, что строчные и заглавные символы не отличаются, знаки препинания объединены в один символ, к алфавиту добавлен пробел, для русских текстов буквы «е» и «ё», «ь» и «ъ» совпадают.
2. Проверить, что полученный код является префиксным.
3. После кодирования текстового файла вычислить оценки энтропии выходной последовательности, используя частоты отдельных символов, пар символов и троек символов.
4. Заполнить таблицу и проанализировать полученные результаты.
Избыточность кодирования определяется как , где H – энтропия текста, Lcp – средняя длина кодового слова.

год сдачи 2017
все зачтены
проверил: Мачикина Елена Павловна