信息论(Information Theory)
克劳德·香农创立的理论,量化了信息的概念,是现代通信、数据压缩、密码学的基础。
📖 标准介绍
信息论由克劳德·香农(Claude Shannon)于1948年创立,核心是用数学方法量化信息。香农熵(Shannon Entropy)是衡量信息不确定性的度量。
H(X) = -Σ p(x) log₂ p(x)
其中 p(x) 是事件 x 发生的概率。熵越大,不确定性越高,信息量越大。
💬 通俗介绍
信息量 = 意外程度。"太阳从东边升起"信息量很小(你早就知道),"明天下雪"信息量大(不确定)。
例子:
- 抛硬币:正反各50%,熵 = 1 bit(最大不确定性)
- 必然事件:100%发生,熵 = 0 bit(无不确定性)
- 天气预报:可能性越多,熵越大
📡 通信理论
香农定理:信道容量 = 带宽 × log₂(1 + 信噪比)
🗜️ 数据压缩
ZIP、MP3、JPEG等压缩算法都基于信息论原理
🔐 密码学
完美保密需要密钥熵 ≥ 消息熵(一次性密码本)