二进制数据在 传送、存取等环节,可能会产生 误码(1变成0或0变成1). 如何发现并纠正 误码? 解决此类问题的思路是在原始数据(数码位)根底上减少几位校验位。常应用的检验码有三种. 别离是 奇偶校验码、海明校验码和循环冗余校验码(CRC)")
其中 奇偶校验码 只能查是否有谬误而无奈纠错,且要求只能有一位呈现谬误。
为了能找到产生谬误的地位,而有了 海明校验码
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实际上实质来说, 海明码是降级款的奇偶校验码,其采纳了一种十分奇妙的形式,把这串数字(即要传输的内容)分了组,通过分组校验来确定哪一位呈现了谬误
相似KMP算法,形容起来很麻烦,实际上应用起来却很简略
"海明"也被译为"汉明"
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实例
数据位为8的数据 $D_7D_6D_5D_4D_3D_2D_1D_0=01101001$,求海明码
1.计算校验位的个数
设数据位为n位,校验位P为k位,则n和k必须满足以下关系:
$$2^k - 1 ≥ n + k$$
此例中有 $2^k - 1 ≥ 8 + k$,可得k最小应为4,即 16 - 1 ≥ 8 + 4。
(奇偶校验称为 Parity Check,Parity Bit即奇偶校验位,故用P示意校验位)
2.计算校验位的地位
2.1 海明码的总位数
设校验位为P,数据位为D,海明码为H,则海明码H的位数为数据的位数和校验码的位数相加,
在此即为 8+4 = 12 位
2.2 校验码的地位
校验位P 在海明码的第 $2^{i-1}$ 位,即 $H_j = P_i,j=2^{i-1}$,i从1开始计数。
无论是海明码、校验位还是数据位,均从右向左排列,即从低位向高位排列。
可先填入校验码的地位,再将数据位顺次从低位到高位填入
如此例,i即为 1,2,3,4, 故有:
3.确定每个数据位 都由哪些校验码进行校验
依据 $2^{i-1}$ 的公式,可知 $P_4、P_3、P_2、P_1$ 的下标别离为8、4、2、1
确定 $D_0-D_7$ 每个数据位都是由哪些校验码(P)进行校验的
数据位D的下标,等于其校验位的下标之和
4.计算校验码的值
校验码的值 为有参加校验的数据顺次从低到高异或的值。
(异或:雷同为0,相异为1)
因为 $D_7D_6D_5D_4D_3D_2D_1D_0=01101001$
$P_1$ 参加了 $D_0、D_1、D_3、D_4、D_6$ 等数据位的校验。
$P_2$ 参加了 $D_0、D_2、D_3、D_5、D_6$ 等数据位的校验。
$P_3$ 参加了 $D_1、D_2、D_3、D_7$ 等数据位的校验。
$P_4$ 参加了 $D_4、D_5、D_6、D_7$ 等数据位的校验。
所以:($D_7D_6D_5D_4D_3D_2D_1D_0=01101001$)
$$P_1 = D_0⊕D_1⊕D_3⊕D_4⊕D_6 = 1⊕0⊕1⊕0⊕1 = 1$$
$$P_2 = D_0⊕D_2⊕D_3⊕D_5⊕D_6 = 1⊕0⊕1⊕1⊕1 = 0$$
$$P_3 = D_1⊕D_2⊕D_3⊕D_7 = 0⊕0⊕1⊕0 = 1$$
$$P_4 = D_4⊕D_5⊕D_6⊕D_7 = 0⊕1⊕1⊕0 = 0$$
5.谬误校验
确定谬误校验 $G_4G_3G_2G_1$,校验码有几位,谬误校验就有几位。
如果采纳偶校验则后果全为0时没有谬误,如果采纳奇校验则后果全为1时没有谬误
$$G_1 = P_1D_0⊕D_1⊕D_3⊕D_4⊕D_6 = 1⊕1⊕0⊕1⊕0⊕1 = 0$$
$$G_2 = P_2D_0、D_2、D_3、D_5、D_6 = 0⊕1⊕0⊕1⊕1⊕1 = 0$$
$$G_3 = P_3D_1、D_2、D_3、D_7 = 1⊕0⊕0⊕1⊕0 = 0$$
$$G_4 = P_4D_4、D_5、D_6、D_7 = 0⊕0⊕1⊕1⊕0 = 0$$
则 $G_4G_3G_2G_1 = 00004$,示意没有异样。如果后果为0100则转为十进制为8,示意第八位存在异样。
海明码是一种纠错码,其办法是为须要校验的数据位减少若干校验位,使得校验位的值决定于某些被校位的数据,当被校数据出错时,可依据校验位的值的变动找到出错位,从而纠正错误。对于32位的数据,至多须要减少( )个校验位能力形成海明码。
以10位数据为例,其海明码示意为 D(0≤i≤9)示意数据位,P
(1 ≤j≤4)示意校验位,数据位D由( )进行校验。
参考:
软考笔记--海明码
简略了解海明校验码
hamming code通俗易懂的解释
软考-计算机系统常识之海明码
文言——海明校验码及编码过程
了解海明校验法
【软考】校验码之具体总结
软考-海明码-单位错-冗余位数
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