bytes 汉明码与python 汉明码编码解码举例

转载

mob6454cc7945bd 2023-07-05 11:00:15

文章标签 bytes 汉明码与python 汉明码校验码数据 文章分类 Python 后端开发

汉明码实现原理

汉明码（Hamming Code）是广泛用于内存和磁盘纠错的编码。汉明码不仅可以用来检测转移数据时发生的错误，还可以用来修正错误。（要注意的是，汉明码只能发现和修正一位错误，对于两位或者两位以上的错误无法正确和发现）。

汉明码的实现原则是在原来的数据的插入k位数据作为校验位，把原来的N为数据变为m（m = n +k）位编码。其中编码时要满足以下原则：

2^k -1>=(m =+)

这就是Hamming不等式，汉明码规定，我们所得到的m位编码的2^k ( k>=0 && 2^k < m)位上插入特殊的校验码，其余位把源码按顺序放置。

汉明码的编码规则如下：

• 在新的编码的2^(k - 1)( k >= 0)位上填入0（即校验位）
• 把新的编码的其余位把源码按原顺序填入
• 校验位的编码方式为：第k位校验码从则从新的编码的第2^(k - 1)位开始，每计算2^(k - 1)位的异或，跳2^(k - 1)位，再计算下一组2^(k - 1)位的异或，填入2^(k - 1)位，比如：
第1位校验码位于新的编码的第1位(2 ^(1-1) == 1)（汉明码从1位开始），计算1,3,5,7,9,11,13,15,...位的异或，填入新的编码的第1位。
第2位校验码位于新的编码的第2位(2 ^(2-1) == 2)，计算2,3,6,7,10,11,14,15,...位的异或，填入新的编码的第2位。
第3位校验码位于新的编码的第4位(2 ^(3-1) == 4)，计算4,5,6,7,12,13,14,15,20,21,22,23,...位的异或，填入新的编码的第4位。
第4位校验码位于新的编码的第8位(2 ^(4-1) == 8)，计算8-15,24-31,40-47,...位的异或，填入新的编码的第8位。
第5位校验码位于新的编码的第16位(2 ^(5-1) == 16)，计算16-31,48-63,80-95,...位的异或，填入新的编码的第16位。

汉明码编码实例

以10101编码为例，创建一个汉明码编码的空间，并且把源码填入编码的对应位中中，_ _ 1 _ 0 10 _ 1，并留出校验码位（校验位先设为0）。（因为2^4 - 1>= 5+4 && 2^3 - 1 < 5+ 3所以需要4位校验码）

• 计算校验码的第1位（1,3,5,7,9进行异或）: 结果为0，所以汉明码第2^0位为0，结果为0 _ 1 _ 0 10 _ 1
• 计算校验码的第2位（2,3,6,7进行异或）: 结果为0，所以汉明码第2^1位为0，结果为001 _ 0 10 _ 1
• 计算校验码的第3位（4,5,6,7进行异或）: 结果为1，所以汉明码第2^2位为0，结果为0011 0 10 _ 1
• 计算校验码的第4位（8, 9进行异或）: 结果为0，所以汉明码第2^3位为1，结果为0011 0101 1
• 所以最终编码为001101011.

汉明码校验错误实例

我们以上面的编码为例，假设我们现在收到的编码为001101001，我们可以发现汉明码的第8位与原来的汉明码001101011不同，那我们怎么找出这个第8位的错误编码呢？

算法很简单，我们只要在算汉明码校验位的算法的上再算一遍，就得到了汉明码的校验方法，比如计算001101001对应的2^k位。