学习校正码理论与应用的体会
——数学与统计学院 信息与计算科学1401班 刘赵婧
校验码通常是一组数字的最后一位,由前面的数字通过某种运算得出,用以检验该组数字的正确性。常见的校验码有中华人民共和国居民身份证的最后一位、ISBN号码的最, A∈Zn,向量(x1,x2, …,xm) ,有时可不加逗点,特别是当取具体的0或1时,一般不加逗点,例如(0101).
定义3 在制码法中如果在收到的n位码字中有k位或k位以下的错误时,能知道收到的码字有错,则说此种制码法能检定k位错误,若能校正此k位错误,则说此种制码法能校正k位错误。
表2中的输送码,能检定一位错误,但不能校正一位错误.
定义4 (汉明(Hamming)距离) 设X,Y为中的两个元,规定X与Y之间的距离为H(X,Y)=X,Y中不相同的数码个数.
例如:X=(1010),Y=(1001),因X与Y第三、四位共有二位不相同,故H(X,Y)=2,
若令0=(0,0, …,0) ,则 H(X,0)=X中含1的个数,用|x|表示.
令 X=(x1,x2,…,xn), Y=(y1,y2,…,yn),加减按向量的加减定义,即
X+Y=(x1+ y1,x2+ y2,…,xn +yn),
在上式中, l±1=0±0=0,1±0=0±1=1.也就是说,如果与相同,则它们的差为0,否则为1。一些不熟悉抽象代数的人也许会觉得1+1=0很怪,但如抽象地把0、1分别对应“偶”、“奇”两个概念,就容易理解了熟悉抽象代数的人知道这样的定义加上一般的乘法, 使得{0,1}成为一个域,这样Zn就作成一个向量空间了。不难看出,若Zn的一个非空子集A对加法封闭,则A就作成一个子空间。
由上面的讨论,可以看出X、Y的距离等于X+Y中1的个数,且容易得到下面的一些性质。
定理1 设X,Y,U ∈Zn,则
(1) X+Y=X-Y,注意由此可得X+X=X-X=0 ,从而; X=-X
(2) X≠Y,则X+Y ≠ 0;
(3) H(X,Y)= |X-Y|;
(4) H(X,Y) ≤ H(X,Y) +H(X,Y)(三角不等式)
Zn的子集的离散度(disperse)。
定义5 设A⊂Zn ,称
d(A)=min|X-Y|, X≠Y, X,Y∈A
为A的离散度。即d(A)为A中不同元素间距离的最小值。
定理2 若A为的一个子空间,则
d(A)=min|X|, 0≠X∈A。
证明 只需加法封闭,因X+Y可以A中的元素表示。
3 检错码
定理3 设A为一码表,则它能检验出至多k位错误d(A)≥k+1。
证明 设d(A)≥k+1,X1为X之误传,因
|X1-X|≤k ,而d(A)≥k+1,故X1不在A中,必定有错。
若d(A)≤k,则存在X、Y∈A, |X-Y|≤k,故Y可以为X的原像之误传,与假设允许k个错误的要求不合。
由定理3可知若要检定输送的码字是否有一个或一个以下的错误,得要有d(A)≥2,若不加检定码,A的元素皆为信息码,则d(A)=l,不可能检定错误.因此我们至少要加一位检定数码.现在要证明只要加一位检定数码就足以检定一位的错误,因此表2中的重复输送是不必要的.令O(X)表X的1的奇偶数(Parity),容易证明下面的定理.
定理
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