Hamming码实验

1、云南大学数学与统计学实验教学中心实验报告课程名称：计算机网络实验学期：2012-2013学年第二学期成绩：指导教师： 陆正福学生姓名：卢富毓 学生学号：20101910072实验名称：Hamming码实验实验要求： 必做实验学时：4学时实验编号： No.9实验日期：2013/5/28完成日期：2013/6/3学院：数学与统计学院专业 ： 信息与计算科学年级： 2010级 一、实验目的：通过实验掌握Hamming码编码实验的构造算法，以及其重要思想。二、实验内容： Hamming码编码实验1.熟悉Hamming码的设计原理；2.编程实现（15,11,3)Hamming的编码和译码算法；3.验证H

2、amming码的检错能力和纠错能力三、实验环境Win7、Eclipse四、实验过程（请学生认真填写）：实验过程、结果以及相应的解释：1. 预备知识A、 与其他的错误校验码类似，汉明码也利用了奇偶校验位的概念，通过在数据位后面增加一些比特，可以验证数据的有效性。利用一个以上的校验位，汉明码不仅可以验证数据是否有效，还能在数据出错的情况下指明错误位置。B、 Hamming码中主要的是生成矩阵以及校验矩阵。通过得到这二者，我们就可以对需要的字符串进行编码、检错、纠错、译码的工作了。C、 具体如下：2. 实验过程A、 原理分析：这里主要对如何纠错进行简要分析：编码所对应的码字为C = 0110011。

3、若接收到R = 0110001 。有H*x=0可以判断其存在错误。Erro=1 1 0。用Erro中的元素与校验矩阵中的每一列表，与其中一列全部相同。则带便这一列有错。找到第六位有错。异或运算后得到R = 0110011。当然这里需要注意的是Hamming 码只能纠正一位错误。当出现两位错误时，将无法纠错后得到正确结果。好了，废话不多说了。先把代码贴上来。B、 具体代码如下： /* HammingCode的实验 * *1.熟悉Hamming码的设计原理； *2.编程实现（15,11,3)Hamming的编码和译码算法； *3.验证Hamming码的检错能力和纠错能力。 */package Ha

4、mmingCode;import java.util.Scanner;/* * author 卢富毓 * see 实现HammingCode的生成、检错、纠错 * */public class HammingCode int H;int G;/* * param start * () Hamming码的具体实现 * param HMC * 类的实例 */public void start(HammingCode HMC) int send = new int11;int receive = new int15;/ step1 15,11Hamming 码的校验矩阵生成H = HMC.Creat

5、eCheckArray();/ step1 15,11Hamming 码的生成矩阵生成G = HMC.GenerateArray();/ 输入四个字符进行编码System.out.print("请输入需编码的字符（0、1）11个:");Scanner sc = new Scanner(System.in);for (int i = 0; i < 11; i+) sendi = sc.nextInt();sc.reset();HMC.encode(G, send); / 编码System.out.println("n-");/ 输入四个字符检测编码S

6、ystem.out.print("请输入需译码字符（0、1）15个:");for (int i = 0; i < 15; i+) receivei = sc.nextInt();HMC.checkAndDecode(H, receive);/ 检错以及译码/ sc.close();/* * param ToBinary * 校验矩阵 十进制数转为二进制矩阵 * return 返回校验矩阵 */public int CreateCheckArray() / 二进制 校验矩阵int m = 1;int l = 1;int b = new int416;for (int i

7、 = 0; i < b.length; i+) for (int j = 1; j < bi.length; j+) bij = 0;for (int i = 1; i < 16; i+) / 二进制m = i;if (i != 1 && i != 2 && i != 4 && i != 8) for (int j = 3; j >= 0; j-) bjl = m % 2;m = m / 2;if (m < 0) break;l+;for (int j = 0; j < 4; j+) / 二进制for (int

8、 i = 12; i < 16; i+) if (i - 12 = j) bji = 1;System.out.println("(15,11)HammingCode校验矩阵生成:");System.out.println("-");for (int i = 0; i < 4; i+) for (int j = 1; j < 16; j+) System.out.print(bij + " ");System.out.println();System.out.println("-");return

9、 b;/* * param Generate * 生成矩阵 十进制数转为二进制矩阵 * return */public int GenerateArray() / 生成矩阵 增加还没有做int g = new int412;int l = 1;int m = 1;for (int i = 1; i < 16; i+) / 二进制m = i;if (i != 1 && i != 2 && i != 4 && i != 8) for (int j = 3; j >= 0; j-) gjl = m % 2;m = m / 2;if (m &

10、lt; 0) break;l+;/ G 生成int G = new int1115;for (int i = 0; i < G.length; i+) for (int j = 0; j < Gi.length; j+) if (j = i) Gij = 1; else Gij = 0;for (int j = 11; j < 15; j+) for (int i = 0; i < G.length; i+) Gij = gj - 11i + 1;System.out.println("(15,11)HammingCode生成矩阵:");System

11、.out.println("-");for (int i = 0; i < 11; i+) for (int j = 0; j < 15; j+) System.out.print(Gij + " ");System.out.println();System.out.println("-");return G;/* * param encode * 用生成矩阵编码 * param G * 代表生成矩阵 * param send * 输入的字符诸位 1、0 等 * return */public int encode(int

12、 G, int send) / 利用生成矩阵 编码int newArray = new intG1.length; / 得到X*G的一个矩阵for (int i = 0; i < newArray.length; i+) newArrayi = 0;for (int j = 0; j < G.length; j+)newArrayi += sendj * Gji;if (newArrayi & 1) = 1) newArrayi = 1; else newArrayi = 0;System.out.print("(15,11)HammingCode的编码:&quo

13、t;);for (int i = 0; i < newArray.length; i+) System.out.print(newArrayi + " ");return newArray;/* * * param H * 校验矩阵错误 * param receive * 收到的信息 * return 返回海明码的译码 */public int checkAndDecode(int H, int receive) / 检测错误以及纠正错误int e = new intH.length; / H*x得到int flag = 0;for (int i = 0; i <

14、; e.length; i+) / 得到Hx的一个矩阵ei = 0;for (int j = 0; j < receive.length; j+) ei = ei (receivej & Hij + 1);/ 检测编码是否有错 H*x=0System.out.print("H*x为:");for (int i = 0; i < e.length; i+) System.out.print(ei + " ");System.out.println();for (int i = 0; i < e.length; i+) if (ei

15、 != 0) flag = -1;break;if (flag = -1) / 代表有错 flag 得到位错的下标flag = 0;int k = 0;for (int i = e.length - 1; i >= 0; i-) flag += Math.pow(2, i) * ek;k+;System.out.print("接收的数据第" + flag + "位有错:");for (int i = 0; i < receive.length; i+) System.out.print(receivei);System.out.println

16、();/ 进行纠错flag = flag - 1;receiveflag = receiveflag 1;System.out.print("接收的数据纠错后：");for (int i = 0; i < receive.length; i+) System.out.print(receivei); else / System.out.println();System.out.print("接收正确,数据为:");for (int i = 0; i < receive.length; i+) System.out.print(receivei

17、);System.out.println();System.out.print("(15,11)HammingCode译码为:");for (int i = 0; i < 11; i+) System.out.print(receivei + " ");System.out.println();return e;public static void main(String args) HammingCode HMC = new HammingCode();HMC.start(HMC);结果如下：校验矩阵和生成矩阵结果如图:当输入正确与接收相同时结果如图:当收到结果有错的时候（其中错误为非校验位）结果如图:当收到结果有错的时候（其中错误为校验位）结果如图:/进过三种不同的形式的检验，得到编写的15,11,3海明码的算法正确。五、实验总结1遇到的问题及分析：遇到问题：首先还是在矩