信息論基礎與應用

前言

根據(jù)教育部1998年頒布的普通高等院校專業(yè)目錄，“信息與計算科學”專業(yè)被列為數(shù)學類下的一個新專業(yè)（它覆蓋原有的計算數(shù)學及其應用軟件、信息科學與運籌控制等專業(yè)）。這一新專業(yè)的設置很好地適應了新世紀以信息技術為核心的全球經(jīng)濟發(fā)展格局下的數(shù)學人才培養(yǎng)與專業(yè)發(fā)展的需要。然而，作為一個新專業(yè)，對其專業(yè)內涵、專業(yè)規(guī)范、教學內容與課程體系等有一個自然的認識與探索過程。教育部數(shù)學與統(tǒng)計學教學指導委員會數(shù)學類專業(yè)教學指導分委員會（下稱教指委）經(jīng)過過去兩年艱苦細致的工作，對這些問題現(xiàn)在已有了比較明確的指導意見，發(fā)表了《關于信息與計算科學專業(yè)辦學現(xiàn)狀與專業(yè)建設相關問題的調查報告》及《信息與計算科學專業(yè)教學規(guī)范》（討論稿）（見《大學數(shù)學》第19卷1期（2003》。為此，全國高等學校教學研究中心在承擔全國教育科學“十五”國家級規(guī)劃課題——“21世紀中國高等教育人才培養(yǎng)體系的創(chuàng)新與實踐”研究工作的基礎上，根據(jù)教指委所頒布的新的教學規(guī)范，組織國內各高校的專家教授，進行其子項目課題“21世紀中國高等學校信息與計算科學專業(yè)教學內容與課程體系的創(chuàng)新與實踐”的研究與探索。為推動本專業(yè)的教材建設，該項目課題小組與高等教育出版社聯(lián)合成立了“信息與計算科學專業(yè)系列教材編委會”，邀請有多年教學和科研經(jīng)驗的教師編寫系列教材，由高等教育出版社獨家出版，并冠以教育科學“十五”國家規(guī)劃課題研究成果。

內容概要

本書是信息與計算科學專業(yè)系列教材中的一本，是為落實新的《信息與計算科學專業(yè)教學規(guī)范》(討論稿)而組織編寫的一本專業(yè)基礎課教材。     本書內容由四部分組成。第一部分介紹信息論與信息科學的基本知識，包括信息、信息度量、信息科學與信息技術的基本知識。第二部分介紹香農(nóng)信息論的基本內容，包括信源、信道編碼理論、有失真信源編碼定理等內容。第三部分介紹信息的應用，包括代數(shù)碼與密碼學簡介、數(shù)據(jù)壓縮與卷積碼、信息論在統(tǒng)計與金融領域中的應用，及其他幾種實用型的信息編碼方法，如漢字編碼與條碼技術等。第四部分介紹信息處理的幾種典型實驗，包括無失真與有失真信源編碼實驗等。     本書的附書光盤中提供了第四部分所需要的數(shù)據(jù)和部分源程序，同時還收集了有關數(shù)據(jù)壓縮、卷積碼、條形碼的有關文獻和資料以及測試數(shù)據(jù)。     本書可供高等院校信息科學專業(yè)或相關專業(yè)的本科生作為教材使用，亦可作為相關領域中的研究生、教學與科研人員和工程技術人員的參考用書。

書籍目錄

第一部分　信息科學概論　第一章　信息科學與信息技術概論  　§1.1　信息的定義與特征　    1.1.1　信息的定義　    1.1.2　信息的特征　    1.1.3　信息的類型與表達方式　  §1.2　信息科學、信息技術與信息產(chǎn)業(yè)　    1.2.1　信息科學的研究內容、目的與意義　    1.2.2　信息技術與信息產(chǎn)業(yè)　  §1.3　信息論的產(chǎn)生、發(fā)展與應用  　  1.3.1　信息論的早期醞釀　    1.3.2　香農(nóng)（Shannon）信息論的建立與發(fā)展　    1.3.3　信息論與信息科學的發(fā)展趨勢與展望　  §1.4　本書的內容簡介與符號說明  　  1.4.1　內容簡介　    1.4.2　有關問題的說明　  §1.5　習題　第二章　信息的度量問題  　§2.1　信息度量問題概述　    2.1.1　信息的可度量性　    2.1.2　信息度量的原則　  §2.2　香農(nóng)熵——隨機變量的不確定性度量　    2.2.1　隨機變量和它的不確定性　    2.2.2　不確定性的特征表示與香農(nóng)熵的產(chǎn)生　    2.2.3　香農(nóng)熵的簡單性質與例子　    2.2.4　聯(lián)合熵與條件熵　  §2.3　熵的基本性質　    2.3.1　對數(shù)函數(shù)的基本不等式s熵函數(shù)的最大值　　　2.3.2　熵函數(shù)的可加性　    2.3.3　信息論中的重要不等式。    §2.4　互熵與互信息　    2.4.1　互熵的定義與性質　    2.4.2　互信息的定義與性質　    2.4.3　條件互信息的定義與性質    §2.5　連續(xù)型隨機變量的信息量　    2.5.1　關于連續(xù)型隨機變量信息量的推廣問題　    2.5.2　連續(xù)型隨機變量的熵與互信息　    2.5.3　若干連續(xù)型隨機變量熵的計算公式　    2.5.4　其他連續(xù)型隨機變量的信息量　  §2.6　最大熵原理  　  2.6.1　最大熵原理的一般方法　    2.6.2　最大熵分布的求解問題    §2.7習題第二部分  信息論基礎　第三章　通信系統(tǒng)概論    §3.1　通信系統(tǒng)的基本模型與要素  　  3.1.1　通信系統(tǒng)的基本要素　    3.1.2　通信系統(tǒng)中信息的傳遞過程　    3.1.3　通信系統(tǒng)的概率統(tǒng)計模型    §3.2　單字母表通信系統(tǒng)的概率統(tǒng)計模型  　  3.2.1　信源與信道的概率統(tǒng)計模型　    3.2.2　通信系統(tǒng)的數(shù)學模型　    3.2.3　由通信系統(tǒng)決定的隨機變量    §3.3　通信系統(tǒng)的序列模型與編碼問題  　  3.3.1　通信系統(tǒng)的序列模型　    3.3.2　通信系統(tǒng)序列中的編碼問題　    3.3.3　關于編碼理論的基本要點    §3.4　習題　第四章　信源編碼問題　第五章　信道編碼定理　第六章　有失真的信源編碼定理第三部分　信息論應用　第七章　編碼與密碼　第八章　數(shù)據(jù)壓縮與卷積碼　第九章　信息論在統(tǒng)計與金融領域中的應用　第十章　幾種實用的編碼問題第四部分　信息處理實驗　第十一章　無失真與有失真信源編碼實驗　第十二章　其他編碼問題參考文獻

章節(jié)摘錄

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