信源熵的單位是什麼?

General 更新 2023年10月15日

信息論與編碼中信源為三進制時的信源熵該怎麼求

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什麼是信源在允許一定失真的條件下,信源熵所能壓縮的極限

1.統計編碼原理──信息量和信息熵

根據香農信息論的原理,最佳的數據壓縮方法的理論極限是信息熵。如果要求在編碼過程中不丟失信息量,即要求保存信息熵,這種信息保持的編碼又叫熵保存編碼,或叫熵編碼。熵編碼是無失真壓縮。當然在考慮人眼失真不易察覺的生理特性時,有些圖像編碼不嚴格要求熵保存,信息允許通過部分損失來換取高的數據壓縮比。這種編碼屬於有失真數據壓縮。

信息是用不確定性的量度定義的,也就是說信息被假設為由一系列的隨機變量所代表,它們往往用隨機出現的符號來表示。我們稱輸出這些符號的源為“信源”。也就是要進行研究與壓縮的對象。   信息量

信息量指從N個相等可能事件中選出一個事件所需要的信息度量或含量,也可以說是辨別N個事件中特定事件過程中所需提問“是”或“否”的最小次數。

例如:從64個數(1~64的整數)中選定某一個數(採用折半查找算法),提問:“是否大於32?”,則不論回答是與否,都消去半數的可能事件,如此下去,只要問6次這類問題,就可以從64個數中選定一個數,則所需的信息量是 =6(bit)。   我們現在可以換一種方式定義信息量,也就是信息論中信息量的定義。

設從N中選定任一個數X的概率為P(x),假定任選一個數的概率都相等,即P(x)=1/N,則信息量I (x)可定義為:

上式可隨對數所用“底”的不同而取不同的值,因而其單位也就不同。設底取大於1的整數α,考慮一般物理器件的二態性,通常α取2,相應的信息量單位為比特(bit);當α=e,相應的信息量單位為奈特(Nat);當α=10,相應的信息量單位為哈特(Hart)。  顯然,當隨機事件x發生的先驗概率P(x)大時,算出的I(x)小,那麼這個事件發生的可能性大,不確定性小,事件一旦發生後提供的信息量也少。必然事件的P(x)等於1, I(x)等於0,所以必然事件的消息報導,不含任何信息量;但是一件人們都沒有估計到的事件(P(x)極小),一旦發生後,I(x)大,包含的信息量很大。所以隨機事件的先驗概率,與事件發生後所產生的信息量,有密切關係。I(x)稱x發生後的自信息量,它也是一個隨機變量。

P(x)大時,算出的I(x)小 必然事件的P(x)等於1, I(x)等於0。

P(x)小時,算出的I(x)大 必然事件的P(x)等於0, I(x)等於1。

I(x)稱x發生後的自信息量,它也是一個隨機變量。

信息熵

現在可以給“熵”下個定義了。信息量計算的是一個信源的某一個事件(X)的自信息量,而一個信源若由n個隨機事件組成,n個隨機事件的平均信息量就定義為熵(Entropy)。

熵的準確定義是:信源X發出的xj(j=1,2,……n), 共n個隨機事件的自信息統計平均(求數學期望),即

H(X)在信息論中稱為信源X的“熵 (Entropy)” ,它的含義是信源X發出任意一個隨機變量的平均信息量。

更詳細的說,一般在解釋和理解信息熵有4種樣式

(1) 當處於事件發生之前,H(X)是不確定性的度量;

(2) 當處於事件發生之時,是一種驚奇性的度量;

(3) 當處於事件發生之後,是獲得信息的度量;

(4) 還可以理解為是事件隨機性的度量.   下面為了掌握信息熵的概念,我們來做一道計算題。

例如:以信源X中有8個隨機事件,即n=8。每一個隨機事件的概率都相等,即P(x1)=P(x2)=P(x3)……P(x8)=1/8 ,計算信源X的熵。

應用“熵”的定義可得其平均信息量為3比特

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用c語言求信源熵怎麼編程

#include

#include

#include

int main()//是少了main函數,程序裡面一定要有main函數的

{

double p[100];//每個信源的概率

int n;//信源個數

int i;

double sum=0;

scanf("%d",&n);

for(i=0;i

{

scanf("%lf",&p[i]);

sum+=-p[i]*(log(p[i])/log(2.0));

}

printf("%lf\n",sum);

return 0;

}

離散無記憶信源,當信源熵有最大值時滿足條件為什麼分佈

對於離散無記憶信源, 當信源熵有最大值時, 滿足條件為__信源符號等概分佈_。

信息論 連續信源和離散信源的熵的區別是什麼

已經調試過了 信息熵計算源代碼 函數源程序 CalEntropy.m Information Shannon Entropy calculation [email protected], 22/08/2007 array : Discrete Probabilities Set H : Output Shannon Entropy function H = CalEntropy(array) Vector numb。

信息熵的基本內容

通常,一個信源發送出什麼符號是不確定的,衡量它可以根據其出現的概率來度量。概率大,出現機會多,不確定性小;反之就大。不確定性函數f是概率P的單調遞降函數;兩個獨立符號所產生的不確定性應等於各自不確定性之和,即f(P1,P2)=f(P1)+f(P2),這稱為可加性。同時滿足這兩個條件的函數f是對數函數,即。在信源中,考慮的不是某一單個符號發生的不確定性,而是要考慮這個信源所有可能發生情況的平均不確定性。若信源符號有n種取值:U1…Ui…Un,對應概率為:P1…Pi…Pn,且各種符號的出現彼此獨立。這時,信源的平均不確定性應當為單個符號不確定性-logPi的統計平均值(E),可稱為信息熵,即,式中對數一般取2為底,單位為比特。但是,也可以取其它對數底,採用其它相應的單位,它們間可用換底公式換算。最簡單的單符號信源僅取0和1兩個元素,即二元信源,其概率為P和Q=1-P,該信源的熵即為如圖1所示。由圖可見,離散信源的信息熵具有:①非負性,即收到一個信源符號所獲得的信息量應為正值,H(U)≥0;②對稱性,即對稱於P=0.5(③確定性,H(1,0)=0,即P=0或P=1已是確定狀態,所得信息量為零;④極值性,當P=0.5時,H(U)最大;而且H(U)是P的上凸函數。對連續信源,仙農給出了形式上類似於離散信源的連續熵,雖然連續熵HC(U)仍具有可加性,但不具有信息的非負性,已不同於離散信源。HC(U)不代表連續信源的信息量。連續信源取值無限,信息量是無限大,而HC(U)是一個有限的相對值,又稱相對熵。但是,在取兩熵的差值為互信息時,它仍具有非負性。這與力學中勢能的定義相仿。

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