合肥工业大学信息论与编码课程设计，含代码，可视化界面，课设报告

合肥工业大学信息论与编码课程设计，含代码，可视化界面，课设报告

必做题

对任意输入的字符串序列分别进行二元霍夫曼编码、fano 编码、游程编码和 算术编码，给出编码结果、编码效率；并实现相应的译码操作。

选做题

对一幅BMP格式的灰度图像先进行二元霍夫曼编码和游程编码，并根据霍夫曼编码结果将游程编码变换成二进制序列。（象素用霍夫曼编码，游程用等长码）。并设计相应的译码。

开发工具和环境

编辑工具：Visual Studio Code
编译工具：python 3.9.7
界面工具：PyQt5 designer
用到的库：math; Pillow 8.4.0; PyQt5 5.15.4;

模块划分

由下图可见，有五个按钮，分别实现五个题目对应的功能，分别调用五个python 文件来进行对应的编码。在文本框中输入被编码的字符串，点击不同的按钮，即可得到字符及其对应的编码，编码结果，译码结果和编码效率。Huffman编码为Huffman.py，Fano编码为fano.py, 游程编码为run_length2.py, 算数编码为signal.py, 灰度图像编码为bmp_huffman.py，主界面源文件为main.ui和UI_main.py, 主函数为main.py 负责将编码程序和界面程序统一管理。下图为软件主窗口图：

以下为各个子文件的模块划分：

Huffman.py 模块的划分

函数名称	函数输入	函数输出
Class node	Huffman结点参数	一个结点
get_text_count()	被编码的字符串	字符和相应概率
create_nodes()	字符串的字符	结点列表
create_huffman_tree()	结点列表	Huffman树和根结点
huffman_encoding()	字符频率和Huffman树	每个结点被编成的字符串和平均码长
encode_str()	文本和结点列表	被编码的字符串
decode_str()	被编码的字符串和结点列表	解码后的字符串
get_H()	字符和相应的概率	信源的熵

fano.py模块的划分

函数名称	函数输入	函数输出
Class node	fano结点参数	一个结点
get_text_count()	被编码的字符串	字符和相应概率
create_nodes()	字符串的字符	结点列表
fano_encode()	结点列表和字符相应概率	每个结点被编成的字符串
encode_str()	文本和结点列表	被编码的字符串
decode_str()	被编码字符串结点列表	解码后的字符串
get_H()	字符和相应的概率	信源的熵
get_average_code_length()	结点列表	平均码长

run_lenggth2.py模块划分

函数名称	函数输入	函数输出
get_text_count()	被编码的字符串	字符和相应概率
get_max_bin_length()	被编码的字符串	游程码的最大二进制长度
encode_str()	被编码的字符串和游程列表	被编码的字符串
decode_str()	被编码字符串和游程列表	解码后的字符串
get_H()	字符和相应的概率	信源的熵

signal.py模块的划分

函数名称	函数输入	函数输出
get_text_count()	被编码的字符串	字符及相应概率和信源的熵和平均码长
encode_str()	被编码的字符串和字符相应的概率	被编成的十进制小数
ten2bin()	十进制小数	二进制小数
decode_str()	十进制小数和字符的相应概率	解码后的字符串

bmp_huffman.py模块的划分

函数名称	函数输入	函数输出
Class node	Huffman结点参数	一个结点
get_image_list()	图像的路径（图像）	像素值列表，游程列表，最大二进制长度
get_image_list_count()	像素值列表	一个字符，频率字典和相应的字符概率
create_nodes()	字符串的字符	结点列表
create_huffman_tree()	结点列表	Huffman树和根结点
huffman_encoding()	字符频率和Huffman树	每个结点被编成的字符串和平均码长
encode_str()	像素值列表，结点列表，游程表	被编码的字符串
decode_str()	被编码的字符串和结点列表	解码后的字符串
get_H()	字符和相应的概率	信源的熵
get_average_length()	游程列表和结点列表	平均码长
compare()	图像路径，解码字符串和像素值列表	是否解码译码一致

界面功能

如图所示 点击相应的按钮实现相应的功能

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