CN117118451A - 带有符号偏好性变进制数据编码解码方法、***及设备 - Google Patents

带有符号偏好性变进制数据编码解码方法、***及设备 Download PDF

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CN117118451A CN202311060083.9A CN202311060083A CN117118451A CN 117118451 A CN117118451 A CN 117118451A CN 202311060083 A CN202311060083 A CN 202311060083A CN 117118451 A CN117118451 A CN 117118451A
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薛慧
李嘉伟
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/02—Conversion to or from weighted codes, i.e. the weight given to a digit depending on the position of the digit within the block or code word
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种带有符号偏好性变进制数据编码解码方法、***及设备，本发明中借鉴了熵编码和算术编码方法，使用密码编码学技术拟合输出符号的概率分布。本发明可以突破已有技术手段在考虑符号偏好性、信息空间利用率低等方面的不足，能够在编码结果尽可能符合偏好性的同时充分利用带有符号偏好性的变进制存储介质的信息空间。

Description

带有符号偏好性变进制数据编码解码方法、***及设备
技术领域
本发明属于计算机数据编码技术领域，涉及一种变进制数据编码解码方法、***及设备，具体涉及一种利用计算机编码方法将整数数据通过编码存入带有符号偏好性的变进制存储介质中，并从其中解码提取原始数据的编码解码方法、***及设备。
背景技术
现有的计算机编码、数据压缩等技术大多针对于定进制存储介质中的数据，如二进制、十六进制、256进制等。在数据压缩技术中，也仅考虑在定进制条件下将符号概率分布不均匀的内容尽可能转化为分布均匀的数据。
现有的计算机编码和数据压缩方案至少存在如下的技术问题：对于带有符号偏好性的变进制存储介质，难以在满足其概率偏好、充分利用其存储空间的情况下将数据存入其中。
发明内容
为了解决现有技术中存在难以在满足其概率偏好、充分利用其存储空间的同时充分利用带有符号偏好性的变进制存储介质的信息容量进行数据存储的问题。本发明提供了一种带有符号偏好性变进制数据编码方法、***、设备及介质。
本发明提供了一种带有符号偏好性变进制数据编码方法，包括以下步骤：
步骤A1：确定带有符号偏好性的变进制存储介质的位置数量W，W≥1，各个位置的符号偏好性及需要编码的数据N；其中，Ki表示第i个位置上的可选符号数量，Di中的各个元素表达了这一位置上各个符号的期望出现概率之比；0≤j≤Ki-1；
步骤A2：赋值i:＝0；
步骤A3：判断i<W是否成立；
若是，则从步骤A4开始执行；
若否，则从步骤A5开始执行；
步骤A4：计算(N,ri):＝Int2BMR(N,Di)，其中，ri为第i个位置选定的符号；值i:＝i+1，并回转执行步骤A3；
步骤A5：判断N>0是否成立；
若是，则赋值Result:＝None；若否，则赋值Result:＝rW-1...r1r0；
步骤A6：输出Result作为编码结果。
作为优选，步骤A4中所述计算(N,ri):＝Int2BMR(N,Di)，具体实现包括以下子步骤：
步骤A4.1：对于输入计算/>
步骤A4.2：计算
步骤A4.3：赋值nr:＝NmodLi，
步骤A4.4：赋值
步骤A4.5：赋值N′:＝nq*di,r+q；
步骤A4.6：返回(N′,ri)作为结果，并赋值给(N,ri)。
作为优选，步骤A4.2中所述计算具体实现包括以下子步骤：
步骤A4.2.1：对于输入令满足0≤j≤Ki-1的每个整数值j对应di,j个坐标点(j,0),(j,1),...,(j,di,j-1)，得到/>个坐标点；
步骤A4.2.2：将这些坐标点进行重新排序得到
步骤A4.2.3：返回作为结果。
本发明还提供了一种带有符号偏好性变进制数据解码方法，用于解码编码结果；包括以下步骤：
步骤B1：确定带有符号偏好性的变进制存储介质的位置数量W，W≥1，以及各个位置的符号偏好性确定输入序列rW-1...r1r0；
步骤B2：赋值i:＝W-1，N:＝0；
步骤B3：判断i≥0是否成立；
若是，则从步骤B4开始执行；若否，则从步骤B5开始执行；
步骤B4：计算N:＝BMR2Int(N,ri,Di)；赋值i:＝i-1，并回转执行步骤B3；
步骤B5：输出N作为解码结果。
作为优选，步骤B4中所述计算N:＝BMR2Int(N,ri,Di)，具体实现包括以下子步骤：
步骤B4.1：对于输入计算/>
步骤B4.2：对于输入ri，赋值r:＝ri；
步骤B4.3：对于输入N，赋值q:＝Nmoddi,r，
步骤B4.4：计算nr:＝Find(Di,r,q)；
步骤B4.5：赋值N′:＝nq*Li+nr；
步骤B4.6：返回N′作为结果。
作为优选，步骤B4.4中所述计算nr:＝Find(Di,r,q)，具体实现包括以下子步骤：
步骤B4.4.1：对于输入采用步骤A4.2方法计算
步骤B4.4.2：对于输入r,q，寻找nr值，1≤nr≤Li-1，使得满足且/>
步骤B4.4.3：返回nr作为结果。
本发明还提供了一种带有符号偏好性变进制数据编码***，包括以下模块：
模块A1，用于确定带有符号偏好性的变进制存储介质的位置数量W，W≥1，各个位置的符号偏好性及需要编码的数据N；其中，Ki表示第i个位置上的可选符号数量，Di中的各个元素表达了这一位置上各个符号的期望出现概率之比；0≤j≤Ki-1；
模块A2，用于赋值i:＝0；
模块A3，用于判断i<W是否成立；
若是，则从模块A4开始执行；
若否，则从模块A5开始执行；
模块A4，用于计算(N,ri):＝Int2BMR(N,Di)，其中，ri为第i个位置选定的符号；赋值i:＝i+1，并回转执行模块A3；
模块A5，用于判断N>0是否成立；
若是，则赋值Result:＝None；若否，则赋值Result:＝rW-1...r1r0；
模块A6，用于输出Result作为编码结果。
本发明还提供了一种带有符号偏好性变进制数据解码***，包括以下模块：
模块B1，用于确定带有符号偏好性的变进制存储介质的位置数量W，W≥1，以及各个位置的符号偏好性确定输入序列rW-1...r1r0；
模块B2，用于赋值i:＝W-1，N:＝0；
模块B3，用于判断i≥0是否成立；
若是，则从模块B4开始执行；若否，则从模块B5开始执行；
模块B4，用于计算N:＝BMR2Int(N,ri,Di)；赋值i:＝i-1，并回转执行模块B3；
模块B5，用于输出N作为解码结果。
本发明还提供了一种带有符号偏好性变进制数据编码设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现所述的带有符号偏好性变进制数据编码方法。
本发明还提供了一种带有符号偏好性变进制数据解码设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现所述的带有符号偏好性变进制数据解码方法。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
实现了对于符号偏好性的变进制存储介质的应用，能够使得编码结果尽可能符合带有符号偏好性的变进制存储介质的符号偏好性；编解码算法可简化为加法、减法、乘法、除法、查表等基础运算，算法简单易用，在某些参数取特殊数值时可进一步加速和简化计算。
附图说明
下面使用实施例，以及具体实施方式作进一步说明本文的技术方案。另外，在说明技术方案的过程中，也使用了一些附图。对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图以及本发明的意图。
图1为本发明实施例提供的编码方法流程图；
图2为本发明实施例提供的解码方法流程图；
图3为本发明实施例中编码方法的函数Reorder()例示一结果图；
图4为本发明实施例中编码方法的函数Reorder()例示二结果图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请见图1，本实施例提供的一种带有符号偏好性变进制数据编码方法，包括以下步骤：
步骤A1：确定带有符号偏好性的变进制存储介质的位置数量W，W≥1，各个位置的符号偏好性及需要编码的数据N；其中，Ki表示第i个位置上的可选符号数量，Di中的各个元素表达了这一位置上各个符号的期望出现概率之比；0≤j≤Ki-1；
步骤A2：赋值i:＝0；
步骤A3：判断i<W是否成立；
若是，则从步骤A4开始执行；
若否，则从步骤A5开始执行；
步骤A4：计算(N,ri):＝Int2BMR(N,Di)，其中，ri为第i个位置选定的符号；赋值i:＝i+1，并回转执行步骤A3；
步骤A5：判断N>0是否成立；
若是，则赋值Result:＝None；若否，则赋值Result:＝rW-1...r1r0；
步骤A6：输出Result作为编码结果。
在一种实施方式中，步骤A4中所述计算(N,ri):＝Int2BMR(N,Di)，具体实现包括以下子步骤：
步骤A4.1：对于输入计算/>
步骤A4.2：计算
步骤A4.3：赋值nr:＝NmodLi，运算/>表示向下取整；
步骤A4.4：赋值
步骤A4.5：赋值N′:＝nq*di,r+q；
步骤A4.6：返回(N′,ri)作为结果，并赋值给(N,ri)。
在一种实施方式中，步骤A4.2中所述计算具体实现包括以下子步骤：
步骤A4.2.1：对于输入令满足0≤j≤Ki-1的每个整数值j对应di,j个坐标点(j,0),(j,1),...,(j,di,j-1)，得到/>个坐标点；
步骤A4.2.2：将这些坐标点进行按照编解码双方共享的指定方法(例如随机排序)重新排序得到
步骤A4.2.3：返回作为结果。
请见图2，本实施例提供的一种带有符号偏好性变进制数据解码方法，包括以下步骤：
步骤B1：确定带有符号偏好性的变进制存储介质的位置数量W，W≥1，以及各个位置的符号偏好性确定输入序列rW-1...r1r0；
步骤B2：赋值i:＝W-1，N:＝0；
步骤B3：判断i≥0是否成立；
若是，则从步骤B4开始执行；若否，则从步骤B5开始执行；
步骤B4：计算N:＝BMR2Int(N,ri,Di)；赋值i:＝i-1，并回转执行步骤B3；
步骤B5：输出N作为解码结果。
在一种实施方式中，步骤B4中所述计算N:＝BMR2Int(N,ri,Di)，具体实现包括以下子步骤：
步骤B4.1：对于输入计算/>
步骤B4.2：对于输入ri，赋值r:＝ri；
步骤B4.3：对于输入N，赋值q:＝Nmoddi,r，
步骤B4.4：计算nr:＝Find(Di,r,q)；
步骤B4.5：赋值N′:＝nq*Li+nr；
步骤B4.6：返回N′作为结果。
在一种实施方式中，步骤B4.4中所述计算nr:＝Find(Di,r,q)，具体实现包括以下子步骤：
步骤B4.4.1：对于输入采用步骤A4.2方法计算
步骤B4.4.2：对于输入r,q，寻找nr值，1≤nr≤Li-1，使得满足且/>
步骤B4.4.3：返回nr作为结果。
在一种实施方式中，对等运算的常见输入在预计算之后替换为查表操作，以加快程序运行速度。
本实施例还提供了一种带有符号偏好性变进制数据编码***，包括以下模块：
模块A1，用于确定带有符号偏好性的变进制存储介质的位置数量W，W≥1，各个位置的符号偏好性及需要编码的数据N；其中，Ki表示第i个位置上的可选符号数量，Di中的各个元素表达了这一位置上各个符号的期望出现概率之比；0≤j≤Ki-1；
模块A2，用于赋值i:＝0；
模块A3，用于判断i<W是否成立；
若是，则从模块A4开始执行；
若否，则从模块A5开始执行；
模块A4，用于计算(N,ri):＝Int2BMR(N,Di)，其中，ri为第i个位置选定的符号赋值i:＝i+1，并回转执行模块A3；
模块A5，用于判断N>0是否成立；
若是，则赋值Result:＝None；若否，则赋值Result:＝rW-1...r1r0；
模块A6，用于输出Result作为编码结果。
本实施例还提供了一种带有符号偏好性变进制数据解码***，包括以下模块：
模块B1，用于确定带有符号偏好性的变进制存储介质的位置数量W，W≥1，以及各个位置的符号偏好性确定输入序列rW-1...r1r0；
模块B2，用于赋值i:＝W-1，N:＝0；
模块B3，用于判断i≥0是否成立；
若是，则从模块B4开始执行；若否，则从模块B5开始执行；
模块B4，用于计算N:＝BMR2Int(N,ri,Di)；赋值i:＝i-1，并回转执行模块B3；
模块B5，用于输出N作为解码结果。
本实施例还提供了一种带有符号偏好性变进制数据编码设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现所述的带有符号偏好性变进制数据编码方法。
本实施例还提供了一种带有符号偏好性变进制数据解码设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现所述的带有符号偏好性变进制数据解码方法。
在一种实施方式中，可以设定
本发明的编码算法中的步骤A3、步骤A4共同构成了一组循环结构。
本发明的解码算法中的步骤B3、步骤B4共同构成了一组循环结构。
接下来通过具体的实施例对本发明做进一步的阐述。
在一种实施方式中，对于步骤A4.2.2中将/>个坐标点以纵坐标(y坐标)数值为第一关键字、横坐标(x坐标)数值为第二关键字进行升序排列；例如，对于Ki＝6，/>按照这种排序方式对个点进行排序，其实际排序效果请参见图3。
在一种实施方式中，对于步骤A4.2.2中对于坐标点(j,y)，其排序后应位于列表中的第(di,0+di,1+...+di,j-1)+y个位置；其等价于将/>个坐标点以横坐标(x坐标)数值为第一关键字、纵坐标(y坐标)数值为第二关键字进行升序排列；例如，对于Ki＝4，/>按照这种方式对/>个点进行排序，其实际排序效果请参见图4。
在一种实施方式中，还可以将函数Reorder替换为等同效果的查表操作。
在一种实施方式中，还可以将函数Find替换为等同效果的查表操作。
在一种实施方式中，还可以对预先设定的其它参数，将函数Int2BMR和函数BMR2Int替换为等同效果的查表操作。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种带有符号偏好性变进制数据编码方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A1：确定带有符号偏好性的变进制存储介质的位置数量W，W≥1，各个位置的符号偏好性及需要编码的数据N；其中，Ki表示第i个位置上的可选符号数量，Di中的各个元素表达了这一位置上各个符号的期望出现概率之比；0≤j≤Ki-1；
步骤A2：赋值i:＝0；
步骤A3：判断i<W是否成立；
若是，则从步骤A4开始执行；
若否，则从步骤A5开始执行；
步骤A4：计算(N,ri):＝Int2BMR(N,Di)，其中，ri为第i个位置选定的符号赋值i:＝i+1，并回转执行步骤A3；
步骤A5：判断N>0是否成立；
若是，则赋值Result:＝None；若否，则赋值Result:＝rW-1...r1r0；
步骤A6：输出Result作为编码结果。
2.根据权利要求1所述的带有符号偏好性变进制数据编码方法，其特征在于，步骤A4中所述计算(N,ri):＝Int2BMR(N,Di)，具体实现包括以下子步骤：
步骤A4.1：对于输入计算/>
步骤A4.2：计算
步骤A4.3：赋值nr:＝NmodLi，
步骤A4.4：赋值
步骤A4.5：赋值N′:＝nq*di,r+q；
步骤A4.6：返回(N′,ri)作为结果，并赋值给(N,ri)。
3.根据权利要求2所述的带有符号偏好性变进制数据编码方法，其特征在于，步骤A4.2中所述计算具体实现包括以下子步骤：
步骤A4.2.1：对于输入令满足0≤j≤Ki-1的每个整数值j对应di,j个坐标点(j,0),(j,1),...,(j,di,j-1)，得到/>个坐标点；
步骤A4.2.2：将这些坐标点进行重新排序得到
步骤A4.2.3：返回作为结果。
4.一种带有符号偏好性变进制数据解码方法，用于解码权利要求1-3任一项所述方法编码结果；其特征在于，包括以下步骤：
步骤B1：确定带有符号偏好性的变进制存储介质的位置数量W，W≥1，以及各个位置的符号偏好性确定输入序列rW-1...r1r0；
步骤B2：赋值i:＝W-1，N:＝0；
步骤B3：判断i≥0是否成立；
若是，则从步骤B4开始执行；若否，则从步骤B5开始执行；
步骤B4：计算N:＝BMR2Int(N,ri,Di)；赋值i:＝i-1，并回转执行步骤B3；
步骤B5：输出N作为解码结果。
5.根据权利要求4所述的带有符号偏好性变进制数据解码方法，其特征在于，步骤B4中所述计算N:＝BMR2Int(N,ri,Di)，具体实现包括以下子步骤：
步骤B4.1：对于输入计算/>
步骤B4.2：对于输入ri，赋值r:＝ri；
步骤B4.3：对于输入N，赋值q:＝Nmoddi,r，
步骤B4.4：计算nr:＝Find(Di,r,q)；
步骤B4.5：赋值N′:＝nq*Li+nr；
步骤B4.6：返回N′作为结果。
6.根据权利要求5所述的带有符号偏好性变进制数据解码方法，其特征在于，步骤B4.4中所述计算nr:＝Find(Di,r,q)，具体实现包括以下子步骤：
步骤B4.4.1：对于输入计算
步骤B4.4.2：对于输入r,q，寻找nr值，1≤nr≤Li-1，使得满足且/>
步骤B4.4.3：返回nr作为结果。
7.一种带有符号偏好性变进制数据编码***，其特征在于，包括以下模块：
模块A1，用于确定带有符号偏好性的变进制存储介质的位置数量W，W≥1，各个位置的符号偏好性及需要编码的数据N；其中，Ki表示第i个位置上的可选符号数量，Di中的各个元素表达了这一位置上各个符号的期望出现概率之比；0≤j≤Ki-1；
模块A2，用于赋值i:＝0；
模块A3，用于判断i<W是否成立；
若是，则从模块A4开始执行；
若否，则从模块A5开始执行；
模块A4，用于计算(N,ri):＝Int2BMR(N,Di)，其中，ri为第i个位置选定的符号；赋值i:＝i+1，并回转执行模块A3；
模块A5，用于判断N>0是否成立；
若是，则赋值Result:＝None；若否，则赋值Result:＝rW-1...r1r0；
模块A6，用于输出Result作为编码结果。
8.一种带有符号偏好性变进制数据解码***，其特征在于，包括以下模块：
模块B1，用于确定带有符号偏好性的变进制存储介质的位置数量W，W≥1，以及各个位置的符号偏好性确定输入序列rW-1...r1r0；
模块B2，用于赋值i:＝W-1，N:＝0；
模块B3，用于判断i≥0是否成立；
若是，则从模块B4开始执行；若否，则从模块B5开始执行；
模块B4，用于计算N:＝BMR2Int(N,ri,Di)；赋值i:＝i-1，并回转执行模块B3；
模块B5，用于输出N作为解码结果。
9.一种带有符号偏好性变进制数据编码设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至3中任一项所述的带有符号偏好性变进制数据编码方法。
10.一种带有符号偏好性变进制数据解码设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求4至6中任一项所述的带有符号偏好性变进制数据解码方法。
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