信息论基础项目 && Matlab实现

本项目是《信息论基础》课程的大作业，涵盖了常用无失真信源编码（如香农编码、费诺编码和哈夫曼编码）、简单加密解密算法，以及文本压缩解压功能的设计与实现。
项目展示了信息论在高效数据处理和安全传输中的实际应用。

详细报告 ：Word报告

功能模块

编码

• 实现了香农编码、费诺编码和哈夫曼编码，用于高效表示信源数据，减少信息冗余。
• 支持计算信源熵、平均码长和编码效率等指标。
  
  

加密/解密

• 基于简单的密钥混合算法，结合位运算和置换操作，实现文本加密和解密。
• 确保数据传输过程中的安全性，仅使用正确密钥可解密原文。
  
  

压缩/解压缩

• 使用 Lempel-Ziv-Welch（LZW）算法对文本进行无损压缩，显著减少数据存储空间。
• 支持解压缩功能，可准确还原原始数据内容。
  
  

MATLAB 实现细节

本项目所有功能均通过 MATLAB 实现，涵盖以下核心模块：

1. 香农编码

   • 计算符号概率分布的熵值和码长。
   • 生成紧凑的香农码，确保高效表示。
     示例函数：shannon(pr)。

2. 费诺编码

   • 基于符号概率进行递归分组，生成费诺码。
   • 动态计算编码效率，支持不同输入格式。
     示例函数：fano(pr)。

3. 哈夫曼编码

   • 构建哈夫曼树，对符号生成前缀码。
   • 支持符号概率输入和文本输入两种形式。
     示例函数：huffman(pr)。

4. 加密/解密

   • 基于 XOR 操作的对称加密，结合密钥调度算法。
   • 支持中文、英文等多语言文本处理。
     示例函数：Encrypt(text, key) 和 Decrypt(encryptedText, key)。

5. LZW 压缩/解压缩

   • 实现基于字典的动态编码算法，用于文本压缩和解压缩。
   • 适合大数据量的无损压缩需求。
     示例函数：compressTextLZW(text) 和 decompressTextLZW(compressedText)。

6. 文件导入与导出

   • 文件读取：支持从 .txt 文件导入数据，进行编码、加密或压缩操作。
   • 文件保存：结果可导出为 .txt 文件，便于存档。
     示例函数：Import_Callback() 和 SaveCode_Callback()。

文本导入与导出

• 导入功能：支持从文件加载数据，适用于编码、加密和压缩操作。
• 导出功能：操作结果可保存为 .txt 文件，方便存档和分享。

运行效果

• 编码：将信源符号转换为紧凑表示，展示编码后的信息熵、平均码长及效率指标。
• 加密/解密：加密文本安全可靠；正确密钥下可还原原始文本，保障信息机密性。
• 压缩/解压缩：大幅压缩文本体积，同时保证数据的无损恢复。

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