
【計】 average code length
在信息論與編碼理論中,"平均碼長"(Average Code Length)指離散信源編碼後每個符號對應的二進制碼字長度的期望值,其數學表達式為:
$$ L = sum_{i=1}^{n} p_i l_i $$
其中:
該指标由Claude Shannon在1948年發表的《通信的數學理論》中首次系統闡述。Thomas Cover在經典教材《信息論基礎》中強調,最優編碼的平均碼長滿足: $$ H(X) leq L < H(X)+1 $$ 其中$H(X)$為信源熵,這一不等式确立了壓縮效率的理論邊界。
實際工程應用中,David Huffman于1952年提出的貪心算法能構造出最小化平均碼長的前綴碼,該算法通過優先合并低概率節點構建二叉樹,其編碼效率已廣泛應用于ZIP、JPEG等标準。國際電信聯盟ITU-T H.265視頻編碼标準白皮書顯示,通過自適應調整碼表可将平均碼長降低30%以上。
在通信系統設計中,IEEE Transactions on Information Theory的多篇研究表明,結合Lempel-Ziv算法與算術編碼的混合方案能更逼近香農極限。這些理論成果為現代5G通信中的信源編碼模塊提供了核心支撐。
平均碼長是信息編碼領域的重要概念,主要用于衡量編碼方案的經濟性和效率。以下是詳細解釋:
基本定義
平均碼長指對字符集内所有字符編碼長度的加權平均值,權重為各字符的出現頻率。其計算公式為:
$$
L = sum_{i=1}^{n} p_i cdot l_i
$$
其中,( p_i ) 表示第 ( i ) 個字符的出現概率,( l_i ) 為其對應碼長。
分類與特點
應用意義
特殊場景說明
在無失真信源編碼中,原始數據與編碼後數據長度一緻,此時平均碼長等于原始數據的平均長度。
平均碼長通過頻率加權反映編碼效率,其優化需平衡理論設計與實際應用需求,是評價編碼方案的核心指标之一。
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