信息論基礎(第三版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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石峰，莫忠息著 著

圖書標籤:

• 信息論
• 編碼理論
• 通信原理
• 概率論
• 統計學
• 機器學習
• 數據壓縮
• 信號處理
• 數字通信
• 理論基礎

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齣版社： 武漢大學齣版社

ISBN：9787307142541

商品編碼：29729229310

包裝：平裝

齣版時間：2014-09-01

基本信息

書名:信息論基礎(第三版)

定價：29.00元

售價：20.3元,便宜8.7元,摺扣70

作者:石峰,莫忠息著

齣版社：武漢大學齣版社

齣版日期：2014-09-01

ISBN：9787307142541

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

目錄

前言
章 概論
1.1 信息理論的基本內容
1.2 信息理論的發展簡史
1.3 控製論、信息論與係統論
1.4 信息理論的應用
第2章 信息與熵
2.1 信源熵
2.2 聯閤熵與條件熵
2.3 熵函數的性
2.4 熵函數的性質
2.5 連續型隨機變量的熵
2.6 意義信息和加權熵
2.7 Renyi熵與Tsallis熵
習題
第3章 互信息
3.1 平均互信息
3.1.1 事件的互信息
3.1.2 多隨機變量下條件互信息與聯閤事件的互信息
3.1.3 平均互信息
3.2 互信息與其他熵之間的關係
3.2.1 互信息的等價定義
3.2.2 熵之間的關係
3.3 多個隨機變量的互信息
3.3.1 兩組隨機變量之間的互信息
3.3.2 條件互信息
3.3.3 隨機嚮量中各隨機變量之間的互信息
3.4 互信息函數的性質
3.5 連續型隨機變量的互信息
習題
第4章 離散信源的無錯編碼
4.1 信源與信源編碼簡介
4.1.1 信源
4.1.2 信源的分類
4.1.3 信源編碼
4.2 無記憶信源的漸近等同分割性與定長編碼定理
4.2.1 漸近等同分割性(AEP)
4.2.2 定長編碼定理
4.3 離散無記憶信源的變長編碼
4.3.1 前綴碼與Kraft不等式
4.3.2 Huffman編碼與優編碼定理
4.3.3 常用變長編碼
4.4 離散平穩信源及其編碼定理
4.4.1 平穩信源的熵率及冗餘度
4.4.2 平穩信源的編碼定理
4.5 馬爾可夫信源及其編碼
4.5.1 馬爾可夫信源
4.5.2 馬爾可夫信源的編碼
習題
第5章 離散無記憶信道的編碼理論
5.1 信道容量
5.1.1 信道容量的定義和例子
5.1.2 離散無記憶信道容量的有關性質
5.1.3 某些簡單情況下信道容量的計算
5.1.4 轉移概率可逆時信道容量的計算
5.1.5 離散無記憶信道容量的迭代計算
5.1.6 達到信道容量時輸入輸齣字母概率分布的性
5.2 信道編碼
5.2.1 信道編碼概述
5.2.2 聯閤典型序列
5.3 信道編碼定理
5.3.1 信道編碼定理的證明
5.3.2 Fano不等式和逆編碼定理
5.3.3 信源一信道聯閤編碼
5.4 高斯信道
5.4.1 高斯信道容量
5.4.2 高斯信道編碼定理
5.4.3 高斯信道編碼定理的逆定理
5.5 級聯信道和並聯信息的信道容量
5.5.1 級聯信道
5.5.2 並聯信道
5.6 信道編碼實例
5.6.1 重復碼
5.6.2 Hamming碼
習題
第6章 綫性碼
6.1 綫性分組碼的定義及錶示
6.2 係統編碼和校驗矩陣
6.3 係統編碼及其優譯碼的實現
6.4 綫性碼的差錯概率及糾錯能力
第7章 信源的率失真函數與熵壓縮編碼
7.1 熵壓縮編碼和信源的率失真函數
7.2 率失真函數的基本性質
7.3 對離散信源求解率失真函數的迭代算法
習題
第8章 大熵原理與小鑒彆信息原理
8.1 大熵原理
8.1.1 大熵原理的提齣
8.1.2 大熵原理的閤理性
8.1.3 大熵譜估計
8.2 鑒彆信息
8.2.1 鑒彆信息的定義
8.2.2 鑒彆信息的性質
8.3 小鑒彆信息原理
8.3.1 小鑒彆信息原理
8.3.2 獨立分量分析
習題
第9章 組閤信息與算法信息
9.1 自適應統計編碼
9.2 組閤信息
9.2.1 基於組閤的信息度量
9.2.2 Fitingof通用編碼
9.3 算法信息
9.3.1 Kolmogorov算法熵
9.3.2 算法熵的不可計算性
9.3.3 Lewpel—Ziv通用編碼
9.3.4 Kieffer—Yang通用編碼
9.4 近似熵與樣本熵
習題
0章 密碼學引論
10.1 古典密碼學
10.1.1 古典密碼舉例
10.1.2 古典密碼分析
10.2 基於信息論的密碼學
10.2.1 完全保密
10.2.2 解距離
10.2.3 實用安全性
10.3 數據加密標準(DES)
10.3.1 DES的描述
10.3.2 DES的討論
10.4 其他
10.4.1 公開鑰密碼係統
10.4.2 認證係統
10.4.3 數字
10.4.4 密鑰的管理
10.4.5 電子貨幣
部分習題解答或提示
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《信息論基礎（第三版）》 內容簡介 這是一本深入探討信息科學核心概念的著作，旨在為讀者構建紮實的信息論理論體係，並理解其在當今數字時代的應用價值。本書以嚴謹的數學方法為基礎，層層剝繭，將復雜的信息概念以清晰、邏輯嚴謹的方式呈現給讀者。它不僅是信息科學、通信工程、計算機科學等專業領域學生的重要參考書，也是任何對信息本質、信息傳輸、信息處理及信息安全感興趣的專業人士的必備讀物。 第一部分：信息的度量與錶達 本書的開篇，便從最根本的問題——“信息是什麼？”齣發，引入瞭信息論的奠基性概念——熵。我們不再將信息視為抽象的意義，而是將其量化為一種不確定性的減少。讀者將瞭解到，信息量的大小與事件發生的概率息息相關。一個概率越小的事件發生，其所包含的信息量越大。這一定義看似簡單，卻蘊含著深刻的洞察力，為後續的理論發展奠定瞭堅實的基礎。 我們將從離散隨機變量的熵開始，學習如何計算一個事件集的不確定性。通過一係列經典的例子，如投擲硬幣、骰子、以及更復雜的概率分布，讀者將逐步掌握熵的計算方法。我們將深入探討熵的性質，例如非負性、最大值（當事件概率均勻分布時達到最大）、以及其在不同概率分布下的變化趨勢。 緊接著，我們將引入聯閤熵和條件熵。聯閤熵衡量的是多個隨機變量同時齣現的不確定性。條件熵則是在已知某個隨機變量的情況下，另一個隨機變量剩餘的不確定性。這兩個概念是理解信息傳輸和信息處理過程中變量之間相互依賴關係的關鍵。例如，在通信係統中，如果接收到的信號和發送的信號是兩個隨機變量，它們的聯閤熵和條件熵將直接關係到通信的有效性。 在此基礎上，本書將深入剖析互信息。互信息是衡量兩個隨機變量之間相互依賴程度的指標，它錶示當已知其中一個隨機變量時，另一個隨機變量不確定性的減少量。互信息可以被看作是兩個變量之間共享的信息量。我們將通過多種角度和數學公式來理解互信息的計算及其重要性質。它不僅是衡量信道容量的基石，也是理解特徵選擇、降維等機器學習問題的核心概念。 第二部分：信道與容量 信息的度量僅僅是第一步，如何有效地在信道中傳輸信息，以及信道能夠傳輸的最大信息速率，是信息論的核心關注點。本部分將帶領讀者進入信道模型的世界。 我們將首先介紹最基本的二元對稱信道（BSC），以及更一般的離散無記憶信道（DMC）。讀者將學習如何用轉移概率矩陣來描述信道的特性，理解噪聲對信息傳輸的影響。不同的信道模型，如二進製擦除信道（BEC）、加性高斯白噪聲信道（AWGN）等，也將被詳細介紹，並分析它們在實際通信係統中的對應場景。 核心概念信道容量將在這一部分被隆重推齣。信道容量是單位時間內信道能夠可靠傳輸的最大信息速率。我們將通過香農-哈特利定理來闡述連續信道的容量，以及離散信道的容量計算。這個定理是信息論的基石之一，它揭示瞭在理想情況下，信息傳輸的極限速率，並指明瞭通過編碼技術可以逼近這個極限。 本書將詳細推導信道容量的計算公式，並探討影響信道容量的各種因素，如信噪比、帶寬等。理解信道容量不僅有助於設計更高效的通信係統，也為理解數據壓縮、存儲等領域提供瞭理論指導。 第三部分：信源編碼與數據壓縮 信息的度量和傳輸能力是基礎，如何高效地錶示和存儲信息，是信息論的另一大分支——信源編碼所解決的問題。數據壓縮的目標是減少數據的冗餘，用更少的比特來錶示相同的信息。 我們將從無失真信源編碼開始，介紹哈夫曼編碼。哈夫曼編碼是一種最優的前綴碼，它能夠根據信源符號的齣現概率，為齣現概率高的符號分配較短的碼字，而為齣現概率低的符號分配較長的碼字，從而達到最優的平均碼長。本書將詳細闡述哈夫曼編碼的構造算法，並通過具體的例子演示其應用。 緊接著，我們將引入信源編碼定理，它錶明無失真信源編碼的平均碼長是可以逼近信源的熵的。這意味著，信源的熵是其無失真壓縮的理論極限。 除瞭哈夫曼編碼，我們還將探討香農編碼的理念，以及更高級的編碼技術，如算術編碼。算術編碼在某些情況下可以比哈夫曼編碼獲得更好的壓縮比，因為它能夠將整個消息作為一個整體進行編碼，而不僅僅是單個符號。 本書還將觸及有損信源編碼的概念，例如率失真理論。有損壓縮允許在一定程度上丟失信息，以換取更高的壓縮比。率失真函數衡量的是在給定壓縮速率下，可以達到的最小失真。這在圖像、音頻、視頻壓縮等領域有著廣泛的應用。 第四部分：信道編碼與糾錯 在信息傳輸過程中，噪聲和乾擾是不可避免的，它們會導緻信息的錯誤。信道編碼的齣現，正是為瞭對抗這些錯誤，提高信息傳輸的可靠性。 本書將詳細介紹糾錯碼的基本原理。我們將從最簡單的綫性分組碼入手，如重復碼、奇偶校驗碼、漢明碼。讀者將學習如何構造這些碼字，以及如何進行譯碼，即從帶有噪聲的接收信號中恢復原始信息。 我們將深入探討碼的最小距離的概念，它是衡量糾錯能力的關鍵指標。碼的最小距離越大，糾錯能力越強。 本書還將介紹更強大的糾錯碼，如捲積碼。捲積碼的編碼過程是時變的，它將輸入序列與一個移動的捲積窗口結閤起來，産生輸齣序列。維特比譯碼算法是捲積碼中最著名的譯碼算法之一，本書將詳細闡述其原理和實現。 在更高級的章節，我們將涉足Turbo碼和LDPC碼。這兩種碼是現代通信係統（如4G、5G）中的關鍵技術，它們能夠逼近香農極限，提供齣色的糾錯性能。我們將探討它們的編碼和譯碼原理，以及它們為何如此高效。 第五部分：信息論的應用與展望 在理論體係構建完成後，本書將引導讀者將所學知識應用於實際問題。 我們將探討信息論在通信係統設計中的應用，包括調製解調、信道估計、多用戶通信等。 數據存儲領域，信息論為硬盤、閃存等存儲介質的可靠性和容量設計提供瞭理論依據。 網絡傳輸，如TCP協議的擁塞控製，也受到信息論的啓發。 機器學習與信息論的聯係也將被深入探討。信息增益、互信息等概念在特徵選擇、模型評估等方麵發揮著重要作用。 此外，本書還將對信息論在密碼學、量子信息論等新興領域的潛在應用進行展望，激發讀者對未來發展的思考。 結語 《信息論基礎（第三版）》通過循序漸進的講解和嚴謹的數學推導，為讀者提供瞭一個全麵、深入的信息論知識體係。本書不僅注重理論的講解，還通過豐富的實例和應用場景，展現瞭信息論在現實世界中的巨大價值。無論您是初學者還是希望深化理解的專業人士，本書都將是您探索信息世界的寶貴嚮導。它將幫助您理解數字世界運行的底層邏輯，並為解決當今和未來的信息挑戰提供強大的理論工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我一種沉穩而專業的感覺，那種經典的理工科教材的風格，讓人一看就知道這不是一本泛泛而談的普及讀物。拿到手裏分量十足，紙張的質感也相當不錯，翻開內頁，字體清晰，排版工整，這一點對於長時間閱讀和學習非常重要。初讀目錄時，我注意到它對一些核心概念的劃分非常係統，從信息的基本度量到信源編碼、信道編碼的深入探討，再到最後的網絡信息論，邏輯鏈條清晰可見，顯示齣作者在構建知識體係上的深厚功力。尤其是它對概率論和隨機過程基礎知識的梳理，雖然隻是作為預備知識，但其嚴謹性足以讓初學者建立起堅實的數學基礎。我個人非常欣賞這種由淺入深、層層遞進的編排方式，它不像有些教材那樣急於拋齣復雜的公式，而是耐心地引導讀者理解每一個概念背後的物理或數學直覺。這本書的厚度本身就說明瞭其內容的廣度和深度，它更像是一個知識的寶庫，需要花費時間和精力去仔細挖掘，而不是一蹴而就的快餐讀物。對我來說，這本書不僅僅是用來應付考試的工具書，更像是一部可以反復研讀的參考手冊，每當我遇到新的研究問題時，總能從中找到理論支持和靈感啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書的配套習題設置，是我認為它區彆於市麵上其他教材的關鍵點之一。習題並非簡單的公式代換，而是巧妙地設計成瞭對理論知識的深化理解和應用拓展。有些習題本身就是一個微型的理論證明，需要讀者在理解瞭正文內容後，自己去探索和構建邏輯鏈條。更令人驚喜的是，書中提供的部分習題解析（雖然不全，但已足夠有價值）往往不是直接給齣答案，而是提示性的引導，引導你思考更深層次的數學結構。這使得我在準備一個復雜課題時，可以把書後的習題當作一個個迷你項目來攻剋。這種“挑戰性”的設計，雖然可能會讓一些追求速成的讀者感到沮喪，但對於真正想成為領域專傢的學者或工程師而言，這正是我們所需要的磨礪。通過解題過程中的反復試錯和頓悟，我對信息論的理解不再停留在錶麵概念上，而是真正內化成瞭解決問題的工具箱。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘述風格極其嚴謹，幾乎沒有一句廢話，每一個定理的提齣和證明都遵循著無可挑剔的數學邏輯。我記得初次接觸到信道容量這個概念時，感覺像是觸及瞭信息論的靈魂所在，而這本書對“香農公式”的推導過程講解得極為透徹，不僅僅是公式的堆砌，更是對信息傳輸極限的深刻哲學闡釋。作者似乎總能站在一個非常宏觀的角度來審視這些數學工具的意義，使得原本枯燥的數學推導充滿瞭智慧的光芒。這種“重證明、強邏輯”的寫作傾嚮，對於那些希望真正掌握理論精髓的人來說，是無價之寶。但是，我也必須承認，對於完全沒有接觸過高等數學和信息論背景的讀者來說，開篇可能會略顯吃力，因為它沒有過多地使用類比或生活化的例子來軟化概念。它假定讀者已經具備一定的數理基礎，因此，如果想把它作為零基礎入門的第一本書，可能需要同步輔以其他更直觀的輔助材料。然而，一旦跨過瞭最初的門檻，你會發現你所學到的知識是多麼的紮實和富有彈性，能夠應對未來技術發展的各種挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書的更新迭代體現瞭作者對前沿動態的持續關注。即便我閱讀的是第三版，也能感受到它並未固步自封於香農時代的基礎理論。它謹慎地融入瞭現代通信、統計學習和機器學習中對信息論原理的應用案例，雖然篇幅不多，但足以點明方嚮。例如，在討論壓縮感知的背景時，它巧妙地聯係到瞭稀疏錶示與信息論中的信息瓶頸原理，這種跨領域的知識嫁接能力，極大地提升瞭本書的現代實用價值。這錶明作者深知，信息論作為基礎科學，其生命力在於不斷與新興技術對話。對於我這樣身處工程領域的研究人員來說，一本既能打下堅實理論基礎，又能預見到未來發展脈絡的教材，是極為難得的。它就像是一座連接經典理論與未來創新的橋梁，讓我有信心去探索那些尚未被完全定義的新領域。

評分☆☆☆☆☆

我特彆關注瞭書中關於“失真信源編碼”和“網絡信息論”的章節，這部分內容往往是其他入門教材中一筆帶過或者根本不涉及的。這本書在這方麵的處理堪稱教科書級彆的典範。對於失真度衡量的引入，以及在此基礎上對率失真函數的詳細分析，極大地拓寬瞭我對信息處理邊界的認知。它不再僅僅關注“能不能傳”，而是深入探討“傳多少信息是值得的”這一經濟學和信息學的交叉問題。網絡信息論的部分，雖然理論復雜，涉及的隨機過程和多用戶交互模型極為精妙，但作者巧妙地通過引入一些關鍵的拓撲結構和博弈論思想，使得抽象的模型變得可感可知。閱讀這些章節時，我常常需要停下來，在草稿紙上反復演算和畫圖，纔能真正消化其中的奧妙。這種需要“動手實踐”的閱讀體驗，恰恰說明瞭內容本身的深度和價值，它強迫你進行主動學習，而不是被動接受。它不僅僅是知識的傳授，更是一種思維訓練。