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信源编码 — demo.py 代码详解

Download demo.py

运行方式

cd docs/information/source-coding/code
python demo.py

CPU、NumPy 即可。一张图 huffman_len.png：四个符号的概率柱，横轴带上码字。终端打印码本、$H$、$L$。

代码逐段详解

第1步：堆里为什么要 tie

heapq.heappush(heap, (p, i, s))

heapq 比较元组：先比概率 $p$，相同再比整数 i。两个符号概率相等时，若只放 (p, s)，而 s 不可比，会 TypeError。i 只是打破平局，不进码字。

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第2步：从叶子爬到根

合并时记下 parent[child]=(parent_id, bit)。对每个符号从叶子往上收集比特，再 reversed——因为先碰到的是靠近叶子的位，码字习惯从根往下写。

内部结点名叫 '#5' 这种字符串，避免和符号 'A' 撞名。

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第3步：$L$ 对 $H$

L = sum(probs[s] * len(codes[s]) for s in probs)

加权平均码长。Huffman 对这张 4 元表是最优前缀码，但仍可能 $L>H$（概率不是 $2^{-k}$）。assert L >= H 只防实现写反。

源码位置

clone 后打开（相对仓库根目录）：

docs/information/source-coding/code/demo.py