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海明碼校驗程序設計:編碼與糾錯算法的 C++ 實現

     編輯:關於C語言

1. 需求分析

  • 海明碼編碼:輸入二進制數據串 → 輸出插入校驗位後的編碼串。
  • 海明碼糾錯:輸入含校驗位的二進制串 → 校驗錯誤位並糾正 → 輸出修正後數據串。

2. 算法原理

2.1 編碼步驟

  1. 根據信息位數 k,求最小校驗位數 r,滿足 2^r ≥ k + r + 1。
  2. 校驗位位置為 2^n(1,2,4,8…),其餘填信息位。位號從 1 起,校驗位從 0 起。
  3. 每個信息位按位號分解為 2 的冪次和(如位 12 = 2^3+2^2)。
  4. 校驗位 r_n 由包含 2^n 的信息位異或構成(如 r3 = I8⊕I7⊕I6⊕I5)。
  5. 計算校驗位值,填入對應位置得海明碼。

例:信息 1011 (k=4) → r=3 (2^3≥8) → 編碼為 1010101。

2.2 糾錯步驟

  1. 按規則分離接收碼的信息位與校驗位。
  2. 接收端重新計算校驗值 S_n = r_n(校驗) ⊕ r_n(接收)。
  3. S_n…S_0 組成的二進制數即為錯誤位號(0 表示無錯),翻轉該位完成糾錯。

3. 概要設計

  • VC++ MFC 對話框程序,含編碼、糾錯兩區。
  • 演示用,僅支援 8 位信息編碼、12 位碼糾錯。
  • 數據結構:5 個 vector<bool> 存儲輸入、編碼、待檢、數據部分、校驗部分。

4. 詳細設計

4.1 模塊劃分

模塊功能
輸入模塊獲取用戶二進制串,校驗合法性
寄存器初始化字符串轉 0/1 數字串,按位號填充(校驗位預留 0)
校驗碼計算/糾錯按上述算法計算校驗位或糾錯
顯示模塊數字串轉字符串輸出

4.2 程序流程圖與效果截圖

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