【北邮-本科-通信原理】第五章关于HDB3编码的C++实现

目录

一、HDB3码简介

二、实现思路

（1）当data【i】= 0时

（2）当data【i】=1时

（3）审计变量

三、代码部分

3.1、审计变量

3.2、data[ i ] == 0

3.2、data[ i ] == 1

3.3、更新flag

3.4、整体代码

3.5、运行结果

3.6、更多测试

四、错误日志

4.1、int8_t不能作为整型数据类型

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一、HDB3码简介

HDB3（High Density Bipolar of code 3）码的全称是三阶高密度双极性码。

编码规则：

（a）将0编为0，将1交替编为±1；

（b）遇到连续四个零，将第四个零编为V，符号与前一个V相反；

（c）如果该V与前一个非零值符号不同，将第一个零编为B，符号与该V相同；

（d）将该V之后的1继续交替编为±1；

（e）重复以上步骤，最终将B和V都改为1，采用归零码成型。

bn	1	0	0	0	0	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1
dn1	+1	0	0	0	+V	0	-1	+1	-B	0	0	-V	+B	0	0	+V	-1	0	+1
dn2	+1	-B	0	0	-V	0	+1	-1	+B	0	0	+V	-B	0	0	-V	+1	0	-1
dn3	-1	+B	0	0	+V	0	-1	+1	-B	0	0	-V	+B	0	0	+V	-1	0	+1
dn4	-1	0	0	0	-V	0	+1	-1	+B	0	0	+V	-B	0	0	-V	+1	0	-1

二、实现思路

现以第一个“1”编为“+1”，第一个“V”编为“+V”为例讲解：

    记 +V  == +2记 +B  == +3记第一个1标为+1记第一个V标为+V

任取一个待编码的数，非0即1，故分0、1两种情况讨论。

（1）当data【i】= 0时

其后三项都是0，那么这四项就组成了“连零4序列”，本项是该序列的序列头。那么data【i+3】就应该被编为“V”，本“V”正负号与上一个“V”的正负号相反；同时，若本“V”与上一非零值符号不同，则data【i】应标为“B”，符号与本“V”相同；

否则，0照抄。

（2）当data【i】=1时

如果这是第一个“1”：如果前面没有“V”，那编为“+1”；如果前面有“V”，那编为与“V”极性相反的极性；

否则，所有的“1”的正负号应与上一个非零元素的极性相反。

（3）审计变量

故，需要有bool变量记录：循环执行一步后【非零值的正负】和【V的正负】。

三、代码部分

3.1、审计变量

bool exist_1 = 0;            //待编码是否出现过“1”
bool exist_V = 0;            //已编码是否出现过“±V”
bool flag = 0;		         //前一个非零值的符号
bool flag_for_V = (!first_V);//当前V的符号

3.2、data[ i ] == 0

对二、（1）的实现：

if (data[i] == 0)
{if ((i <= data.size() - 3) && (data[i + 1] == 0)&& (data[i + 2] == 0) && (data[i + 3] == 0)){data[i + 3] = (flag_for_V == 0) ? +2 : -2;//如果上一项的V是负的，则这项的V编为正的；//如果上一项的V是正的，则这项的V编为负的。flag_for_V = (!flag_for_V); //修改flag_for_V，记录当前的V的正负if (flag_for_V != flag)     //如果flag_for_V和上一个非零值极性不同data[i] = (flag_for_V == 1) ? +3 : -3;//则本项应即为±B，正负和当前V的正负相同}
}

3.2、data[ i ] == 1

对二、（2）的实现：

else if (data[i] == 1)
{if (exist_1 == 0)    //如果这是第一个“1”{exist_1 = 1;     //记录一下，现在已经有第一个“1”了if (exist_V == 0)flag = first_1;//如果前面除了“0”和“±V”（“±B”）之外什么都没有，那flag赋值为用户输入的规定else flag = (!flag_for_V);//否则，即前面可能有“±V”（“±B”），//那么flag赋值为上一个非零元素（即“V”）相反的极性。data[i] = (flag == 1) ? 1 : -1;//本“1”的极性，取决于flag的极性。}else data[i] = (flag == 1) ? -1 : 1;//如果已经存在过“1”了而又碰到“1”，那么“1”的极性与上一个非零元素极性相反。
}

也可以写做：

		else if (data[i] == 1){if (exist_1 == 0 && exist_V == 0){exist_1 = 1;flag = first_1;data[i] = (flag == 1) ? 1 : -1;}else data[i] = (flag == 1) ? -1 : 1;}

3.3、更新flag

if (data[i] != 0)flag = (data[i] > 0) ? 1 : 0;

如果当前data【i】非零（即“±B”、“±V”、“±1”），那么如果data【i】>0，flag记为1，否则记为0。

3.4、整体代码

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;/*记 +V  == +2记 +B  == +3记第一个1标为+1记第一个V标为+V
*/void print_result(vector<int>data)
{for (int element:data){switch (element){case 2:cout << "+V" << " "; break;case -2:cout << "-V" << " "; break;case 3:cout << "+B" << " "; break;case -3:cout << "-B" << " "; break;default:cout << showpos << element << " "; break;}}cout << endl;
}void HDB3_handler(vector<int>data,bool first_1,bool first_V)
{bool exist_1 = 0;bool exist_V = 0;bool flag = 0;		//前一个非零值的符号bool flag_for_V = (!first_V);//V的符号for (int i = 0; i < data.size(); i++){if (data[i] == 0){if ((i <= data.size() - 3) && (data[i + 1] == 0)&& (data[i + 2] == 0) && (data[i + 3] == 0)){exist_V = 1;data[i + 3] = (flag_for_V == 0) ? +2 : -2;flag_for_V = (!flag_for_V);if (flag_for_V != flag)data[i] = (flag_for_V == 1) ? +3 : -3;}}else if (data[i] == 1){if (exist_1 == 0){exist_1 = 1;if (exist_V == 0)flag = first_1;else flag = (!flag_for_V);data[i] = (flag == 1) ? 1 : -1;}else data[i] = (flag == 1) ? -1 : 1;}//else if (data[i] == 1)//{//	if (exist_1 == 0 && exist_V == 0)//	{//		exist_1 = 1;//		flag = first_1;//		data[i] = (flag == 1) ? 1 : -1;//	}//	else data[i] = (flag == 1) ? -1 : 1;//}if (data[i] != 0)flag = (data[i] > 0) ? 1 : 0;}print_result(data);
}int main()
{system("color 0A");vector<int>data = { 1,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1 };print_result(data);HDB3_handler(data,true,true);HDB3_handler(data, true, false);HDB3_handler(data, false, true);HDB3_handler(data, false, false);return 0;
}

3.5、运行结果

3.6、更多测试

int main()
{system("color 0A");vector<int>data = { 1,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1 };vector<int>data_1 = { 1,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0 };print_result(data_1); HDB3_handler(data_1, true, true);HDB3_handler(data_1, true, false);//HDB3_handler(data,true,true);//HDB3_handler(data, true, false);//HDB3_handler(data, false, true);//HDB3_handler(data, false, false);return 0;
}

四、错误日志

4.1、int8_t不能作为整型数据类型

void print_result_2(vector<int8_t>data)
{for (auto it = data.begin(); it != data.end(); ++it)std::cout << *it << " ";
}

这段代码不能够打印出来vector，原因是：

所以不能为了更节省内存空间而将vector<int>写成vector<int8_t>。