間違いしかありません.コメントにてご指摘いただければ幸いです(気が付いた点を特に断りなく頻繁に書き直していますのでご注意ください).

χ^n上の確率質量凾数P(x^n)から求める符号長(符号長の期待値, 平均符号長)

\(\chi^n\)上の確率質量凾数\(P(x^n)\)から求める符号長

$$\begin{array}{rl} I(x^n)=\lceil -\log_2{P(x^n)} \rceil &\quad\dotso \chi^n上の確率質量凾数P(x^n)から求める符号長(I:\chi^n \rightarrow \mathbb{R}^{+})\\ \end{array}$$

符号長の期待値

$$\begin{array}{rl} E\left[\mathcal{l}(x^n)\right]=\displaystyle \sum_{x^n\in \chi^n} \mathcal{l}(x^n)P(x^n)&\quad\dotso符号長の期待値, 平均符号長(average\;codeword\;length)\\ \end{array}$$

例:\(\chi=\{0,1\},\;n=2\)

\(y_1\) \(y_2\) \(x^2\)
\(=y_1y_2\)
\(P(x^2)\) \(-\log_2{P(x^2)}\)
Shannon情報量
\(I(x^2)=\lceil -\log_2{P(x^2)}\rceil\)
\(\chi^2\)上の確率質量凾数\(P(x^2)\)から求める符号長
\(\pi(x^2)\) \(\mathcal{l}(x^2)\)
\(=|\pi(x^2)|\)
\(\pi'(x^2)\) \(\mathcal{l}'(x^2)\)
\(=|\pi'(x^2)|\)
\(\pi''(x^2)\) \(\mathcal{l}''(x^2)\)
\(=|\pi''(x^2)|\)
0 0 00 \(\frac{1}{8}\) \(-\log_2{\frac{1}{8}}=3\) \(\lceil -\log_2{\frac{1}{8}}\rceil=3\) 000 3 1 1 00 2
0 1 01 \(\frac{1}{8}\) \(-\log_2{\frac{1}{8}}=3\) \(\lceil -\log_2{\frac{1}{8}}\rceil=3\) 001 3 01 2 01 2
1 0 10 \(\frac{1}{4}\) \(-\log_2{\frac{1}{4}}=2\) \(\lceil -\log_2{\frac{1}{4}}\rceil=2\) 01 2 001 3 10 2
1 1 11 \(\frac{1}{2}\) \(-\log_2{\frac{1}{2}}=1\) \(\lceil -\log_2{\frac{1}{2}}\rceil=1\) 1 1 000 3 11 2

上記例で\(\mathcal{l}(x^2)\)が\(I\)と等しい符号化(\(\pi\))の平均符号長

$$\begin{array}{rcl} \displaystyle E\left[\mathcal{l}(x^2)\right] &=&\displaystyle \sum_{x^2\in \chi^2} \mathcal{l}(x^2)P(x^2)\\ &=&\displaystyle 3\times\frac{1}{8}+3\times\frac{1}{8}+2\times\frac{1}{4}+1\times\frac{1}{2}\\ &=&\displaystyle \frac{3+3+4+4}{8} = \frac{14}{8}\\ &=&\displaystyle 1+\frac{3}{4}=1.75\\ \end{array}$$

上記例で\(\mathcal{l}'(x^2)\)が\(I\)と等しくない符号化(\(\pi'\))の平均符号長

$$\begin{array}{rcl} \displaystyle E\left[\mathcal{l}'(x^2)\right] &=&\displaystyle \sum_{x^2\in \chi^2} \mathcal{l}'(x^2)P(x^2)\\ &=&\displaystyle 1\times\frac{1}{8}+2\times\frac{1}{8}+3\times\frac{1}{4}+3\times\frac{1}{2}\\ &=&\displaystyle \frac{1+2+6+12}{8} = \frac{21}{8}\\ &=&\displaystyle 2+\frac{5}{8}=2.625\\ \end{array}$$

上記例で\(\mathcal{l}(x^n)=2\)と常に一定となる符号化(\(\pi''\))の平均符号長

$$\begin{array}{rcl} \displaystyle E\left[\mathcal{l}''(x^2)\right] &=&\displaystyle \sum_{x^2\in \chi^2} \mathcal{l}''(x^2)P(x^2)\\ &=&\displaystyle 2\times\frac{1}{8}+2\times\frac{1}{8}+2\times\frac{1}{4}+2\times\frac{1}{2}\\ &=&\displaystyle 2\times\left(\frac{1}{8}+\frac{1}{8}+\frac{1}{4}+\frac{1}{2}\right)\\ &=&\displaystyle 2\times 1 \\ &=&\displaystyle 2\\ \end{array}$$

0 件のコメント:

コメントを投稿