task3_1.py - master - ku11ch/Lab_3

task3_1.py
97 строк4 KB
ku11ch
upload files
14 окт 2025, 10:54
14 окт 2025, 10:5424ce3ca

import random


class ParityCheckCode:
    @staticmethod
    def add_parity_bit(data):
        ones_count = bin(data).count('1')
        parity_bit = 1 if ones_count % 2 != 0 else 0
        return (data << 1) | parity_bit

    @staticmethod
    def check_parity(data_with_parity):
        data_without_parity = data_with_parity >> 1
        parity_bit = data_with_parity & 1
        ones_count = bin(data_without_parity).count('1')
        expected_parity = 1 if ones_count % 2 != 0 else 0
        return parity_bit == expected_parity

    @staticmethod
    def introduce_error(data, error_position=None):
        if error_position is None:
            # Случайная позиция ошибки
            bits = data.bit_length()
            error_position = random.randint(0, bits - 1) if bits > 0 else 0

        # Инвертируем бит в указанной позиции
        return data ^ (1 << error_position)

    @staticmethod
    def calculate_detection_probability(p, n, num_tests=10000):
        detected_errors = 0
        total_errors = 0

        for _ in range(num_tests):
            # Генерируем случайные данные
            original_data = random.randint(0, (1 << 8) - 1)
            encoded_data = ParityCheckCode.add_parity_bit(original_data)

            # Вносим ошибки согласно вероятности p
            corrupted_data = encoded_data
            error_occurred = False

            for i in range(n):
                if random.random() < p:
                    corrupted_data ^= (1 << i)
                    error_occurred = True

            if error_occurred:
                total_errors += 1
                if not ParityCheckCode.check_parity(corrupted_data):
                    detected_errors += 1

        return detected_errors / total_errors if total_errors > 0 else 1.0


def demonstrate_parity_check():
    """Демонстрация работы кода с проверкой на четность"""
    print("=== Код с проверкой на четность ===")

    # Исходные данные
    test_data = 0b11010101  # 213 в десятичной системе
    print(f"Исходные данные: {bin(test_data)} (десятичное: {test_data})")

    # Добавление бита четности
    encoded = ParityCheckCode.add_parity_bit(test_data)
    print(f"Данные с битом четности: {bin(encoded)}")
    print(f"Проверка корректности (должно быть True): {ParityCheckCode.check_parity(encoded)}")

    # Внесение одиночной ошибки
    corrupted = ParityCheckCode.introduce_error(encoded, 3)
    print(f"Данные с ошибкой: {bin(corrupted)}")
    print(f"Обнаружена ошибка: {not ParityCheckCode.check_parity(corrupted)}")

    # Расчет теоретического и практического коэффициента обнаружения
    p_error = 0.1  # Вероятность ошибки бита
    code_length = 9  # Длина кода (8 данных + 1 проверочный)

    theoretical_prob = 1 - (1 - p_error) ** code_length
    experimental_prob = ParityCheckCode.calculate_detection_probability(p_error, code_length, 5000)

    print(f"\nКоэффициент обнаружения ошибок:")
    print(f"Теоретический: {theoretical_prob:.4f}")
    print(f"Экспериментальный: {experimental_prob:.4f}")

    # Тестирование на различных данных
    print("\nТестирование на различных данных:")
    test_cases = [0b10101010, 0b11110011, 0b00001111, 0b01010101]

    for data in test_cases:
        encoded = ParityCheckCode.add_parity_bit(data)
        corrupted = ParityCheckCode.introduce_error(encoded)
        is_error_detected = not ParityCheckCode.check_parity(corrupted)
        print(f"Данные {bin(data)} -> Ошибка обнаружена: {is_error_detected}")


if __name__ == "__main__":
    demonstrate_parity_check()