摩斯码又称为摩尔斯码,是为了配合电报技术的使用而研发的一种信息编码。它使用信号的长短作为最基本的单元,短信号称为“嘀”,长信号称为“嗒”。然后利用嘀嗒长短信号的组合来表示不同的字母,从而使得早期不稳定的无线电电报能够稳定地传递信息。在影视作品中,摩斯码属于间谍必备技能之一。
早期的电报机
摩斯码最有名的应用就是国际求助信号SOS了,三短三长三短对应就是SOS,因此实际上SOS不是任何语言的首字母缩写,只是为了方便电报使用。
SOS国际求救信号
摩斯码的设计实现是人类历史的一项创举,在模拟电路刚刚登上历史舞台的久远年代,如果把嘀嗒信号看做0和1,摩斯码已经是二进制数字编码了。具体常见字母和数字的摩斯码如图所示。
摩斯码
从图中可以看出,不同字符对应的摩斯码长度是不一样的。由于摩斯码只由嘀嗒两种情况组合而成,因此我们用二叉树把摩斯码重新表示出来,如图所示。
摩斯码二叉树
有一定计算机数学基础的朋友,可能一下子就看出来了,这很可能是哈夫曼编码。哈夫曼编码的指导思想是,常用的字符用较短的编码表示,不常用的字符用更长的编码表示。那么摩斯码究竟是不是采用的哈夫曼编码呢,我们先看维基百科给出的英文字母的出现频率统计,如图所示。
英文字母出现频率
从中可以发现,字母O出现的频率很高,但是在摩斯码二叉树中只位于第三层,字母M都排在它的前面。因此摩斯码在设计时可能考虑了字母出现频率的问题,但没有采用哈夫曼编码实现,否则不应该在第五层节点还有空余的情况下,就使用了第六层节点。
一些长期使用摩斯码的电报相关人员,看到点划(嘀嗒)就能读取内容,但是更多的人是很难记住摩斯码的对应关系的。幸好已经有英国剑桥的大牛Reinhold为我们设计了图像辅助记忆法,如图所示。
摩斯码图像辅助记忆
我们已经知道了嘀嗒对应的是时长不同,通常的要求是1比3的关系。但实际操作中,嘀嗒的时长是发报员控制的。因此据说有些有经验的电报接收员,通过听取嘀嗒声就能知道发报人员是谁。这可能就是电报业中的工匠精神了吧。
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