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標題: （信息論編碼）信道容量迭代算法 [打印本頁]
作者: 51黑黑黑    時間: 2016-2-23 01:07
標題: （信息論編碼）信道容量迭代算法
  1. #include <stdio.h>
  2. #include <math.h>
  3. #include <stdlib.h>

  5. void main()
  6. {
  7. register int i,j;
  8. register int k;
  9. int r,s;                     /*信道矩陣的行數和列數*/
  10. float *p=NULL;
  11. float *q=NULL;
  12. float *d=NULL;
  13. float *a=NULL;
  14. float **p_ji=NULL;           /*二維數組p_yx存放信道矩陣*/
  15. float C,u,max,t,IU;         /*C為信道容量*/
  16. printf("the number of input information source:\nr=");   /*輸入行數和列數*/
  17. scanf("%d",&r);
  18. printf("the number of output information source:\ns=");
  19. scanf("%d",&s);

  21. p=(float *)calloc(r,sizeof(float));                   /*初始化需要用到的數組*/
  22. q=(float *)calloc(r,sizeof(float));
  23. d=(float *)calloc(r,sizeof(float));
  24. a=(float *)calloc(r,sizeof(float));
  25. p_ji=(float **)calloc(r,sizeof(float));
  26. for(i=0;i<r;i++)
  27. p_ji[i]=(float *)calloc(r,sizeof(float));


  30. printf("Please matrix of channel:\n");   /*輸入信道矩陣*/
  31. for(i=0;i<r;i++)
  32. {
  33.   for(j=0;j<s;j++)
  34.   {
  35.    printf("p_ji[%d][%d]=",i,j);
  36.        scanf("%f",&p_ji[i][j]);
  37.       }
  38.      printf("\n");
  39. }

  41. for(i=0;i<r;i++)   /*判斷輸入的信道矩陣是否符合概率分布*/
  42. {
  43.      t=0.0;
  44.      for(j=0;j<s;j++)
  45.      t=t+p_ji[i][j];
  46.   if(t<=0.999999||t>=1.000001)
  47.      {
  48.       printf("Error!");
  49.            exit(-1);
  50.        }
  51. }

  53. for(i=0;i<r;i++)                       /*取初始概率為均勻分布*/
  54. p[i]=1.0/r;
  55. for(j=0;j<s;j++)                       /*計算輸出信源概率分布q[j]*/
  56. {
  57.   q[j]=0;
  58.      for (i=0;i<r;i++)
  59.      q[j]=q[j]+p[i]*p_ji[i][j];
  60. }

  62. for(i=0;i<r;i++)   /*計算a[i]*/
  63. {
  64.   d[i]=0;
  65.   for(j=0;j<s;j++)
  66.   {
  67.    if(p_ji[i][j]==0)
  68.    d[i]=d[i]+0;
  69.       else
  70.       d[i]=d[i]+p_ji[i][j]*log(p_ji[i][j]/q[j]);
  71.   }
  72.   a[i]=exp(d[i]);
  73. }

  75. u=0.0;
  76. for(i=0;i<r;i++)   /*計算u*/
  77. u=u+p[i]*a[i];
  78. C=log(u)/log(2.0);   
  79. max=a[0];        
  80. for(i=0;i<r;i++)
  81. {
  82.   if(a[i]>=max)
  83.   max=a[i];
  84. }
  85. IU=log(max)/log(2.0);  /*計算IU*/

  87. k=1;
  88. while((IU-C)>=10e-6)       /*迭代計算*/
  89. {      /*計算最佳輸入分布p[i]*/
  90.   for(i=0;i<r;i++)
  91.        p[i]=p[i]*a[i]/u;
  92.      for(j=0;j<s;j++)     /*計算輸出信源的概率分布q[j]*/
  93.      {
  94.       q[j]=0;
  95.          for (i=0;i<r;i++)
  96.          q[j]=q[j]+p[i]*p_ji[i][j];
  97.      }
  98.      for(i=0;i<r;i++)     /*計算a[i]*/
  99.      {
  100.       d[i]=0;
  101.       for(j=0;j<s;j++)
  102.       {
  103.        if(p_ji[i][j]==0)
  104.         d[i]=d[i]+0;
  105.           else
  106.         d[i]=d[i]+p_ji[i][j]*log(p_ji[i][j]/q[j]);
  107.       }
  108.        a[i]=exp(d[i]);
  109.      }
  110.      u=0.0;
  111.      for(i=0;i<r;i++)        /*計算u*/
  112.         u=u+p[i]*a[i];
  113.      C=log(u)/log(2.0);     /*計算IL*/
  114.        max=a[0];        
  115.      for(i=0;i<r;i++)
  116.      {
  117.       if(a[i]>=max)
  118.    max=a[i];
  119.      }
  120.      IU=log(max)/log(2.0);  /*計算IU*/
  121.   k=k+1;
  122. }


  125. printf("The matrix of channel is:\n"); /*輸出信道矩陣*/
  126. for(i=0;i<r;i++)
  127. {
  128.   for(j=0;j<s;j++)
  129.   printf("%.3f   ",p_ji[i][j]);
  130.      printf("\n");
  131. }
  132. printf("The iteration number is:\nk=%d\n",k);     /*輸出迭代次數*/
  133. printf("The best input probability distribution is:\n");  /*計算輸出信源的概率分布q[j]*/
  134. for(i=0;i<s;i++)
  135. printf("%.3f   ",q[i]);
  136. printf("\nThe capacity of the channel is:\nC=%fbit/symbol\n",C); /*輸出信道容量*/
  137. printf("The best input probability distribution is:\n");     /*輸出最佳輸入分布*/
  138. for(i=0;i<r;i++)
  139. printf("%.3f   ",p[i]);
  140. }
復制代碼






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