資訊理論與編碼基礎

關於無失真壓縮與資訊源之熵的關係,下列說明何者正確?

  1. A只要使用優秀的無失真壓縮演算法,無論內容為何的檔案,都一定能變得比原本小
  2. B即使是彼此獨立輸出符號的資訊源,只要設計得當的無失真碼,也能讓平均碼長小於熵
  3. C無失真碼的平均碼長無法小於熵,但把符號合併編碼就能接近熵
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正確答案:C. 無失真碼的平均碼長無法小於熵,但把符號合併編碼就能接近熵

對彼此獨立輸出符號的資訊源,無失真碼每個符號的平均碼長不會小於熵,而把符號合併編碼,可以任意接近熵(資訊源編碼定理)。此外,n位元的檔案有2ⁿ種,但比它短的位元串全部只有 2ⁿ − 1 種,因此不存在能讓所有檔案都變短的無失真壓縮。無失真壓縮是以讓其他資料稍微變長為代價,縮短具有偏差或重複的資料。

  • A. 由鴿籠原理可知,無法讓所有檔案都變短。隨機的資料或已壓縮過的資料,幾乎不會變小。
  • B. 熵是平均碼長的下限。若想比它更短,就會成為無法唯一解碼的碼。
  • C. 正確。熵給出了無失真編碼的極限。
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