Представление информации, языки, кодирование. Письменность и кодирование информации Под словом «кодирование» понимают процесс представления информации, - презентация

1 Представление информации, языки, кодирование

2 Письменность и кодирование информации Под словом «кодирование» понимают процесс представления информации, удобный для ее хранения и/или передачи. Декодирование – это обратный процесс.

3 Цели и способы кодирования Может существовать много способов кодирования одного и того же текста на одном и том же языке. Русский текст - 1) можно записывать с помощью русского алфавита; 2) можно использовать латинский алфавит; 3) стенографировать. Для кодирования одной и той же информации могут быть использованы разные способы; их выбор зависит от цели кодирования, условий, имеющихся средств.

4 Выбор способа кодирования информации может быть связан с предполагаемым способом ее обработки. Пример. Число мы можем записать: 1)«тридцать пять». 2)35. Какая запись удобнее для выполнения расчетов: 1)«тридцать пять умножить на сто двадцать семь» или 2)«35 х 127»? Первая запись использовала естественный русский язык, вторая формальный язык математики. Переход от представления на естественном языке к представлению на формальном языке можно также рассматривать как кодирование. Широко используемыми в информатике формальными языками являются языки программирования.

5 В некоторых случаях возникает потребность засекречивания текста сообщения или документа, для того чтобы его не смогли прочитать те, кому не положено. Это называется защитой от несанкционированного доступа. В таком случае секретный текст шифруется. В давние времена шифрование называлось тайнописью. Шифрование представляет собой процесс превращения открытого текста в зашифрованный, а дешифрование процесс обратного преобразования, при котором восстанавливается исходный текст. Шифрование это тоже кодирование, но с засекреченным методом, известным только источнику и адресату. Методами шифрования занимается наука криптография.

6 История технических способов кодирования информации Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал телеграф, изобретенный в 1837 году американцем Сэмюэлем Морзе. Характерной особенностью азбуки Морзе является переменная длина кода разных букв, поэтому код Морзе называют неравномерным кодом.

7 Равномерный телеграфный код был изобретен французом Жаном Морисом Бодо в конце XIX века. В нем использовалось всего два вида сигналов. В коде Бодо длина кодов всех символов алфавита одинакова и равна пяти. В таком случае не возникает проблемы отделения букв друг от друга: каждая пятерка сигналов это знак текста. Код Бодо это первый в истории техники способ двоичного кодирования информации. Из курса информатики основной школы вам известно, что в современных компьютерах для кодирования текстов также применяется равномерный двоичный код.

8 Решение упражнений 1. Валя шифрует русские слова (последовательности букв), записывая вместо каждой буквы ее код. Некоторые цепочки можно расшифровать не одним способом. Например, может означать не только СКА, но и СНК. Даны три кодовые цепочки: Найдите среди них ту, которая имеет только одну расшифровку, и запишите в ответе расшифрованное слово. Ответ НОС

9 2. От разведчика была получена следующая шифрованная радиограмма, переданная с использованием азбуки Морзе: При передаче радиограммы было потеряно разбиение на буквы, но известно, что в радиограмме использовались только следующие буквы: Расшифруйте радиограмму. Запишите в ответе расшифрованную радиограмму. Ответ АДЛТДТАТ

10 3. Ваня шифрует русские слова, записывая вместо каждой буквы ее номер в алфавите (без пробелов). Номера букв даны в таблице. Некоторые шифровки можно расшифровать несколькими способами. Например, может означать «ВАЛЯ», может – «ЭЛЯ», а может – «ВААВВВ». Даны четыре шифровки: Только одна из них расшифровывается единственным способом. Найдите ее и расшифруйте. Получившееся слово запишите в качестве ответа. Ответ БИТЬ

11 4. Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, используется неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать полученную двоичную последовательность. Вот этот код: А– 00, Б–010, В–011, Г–101, Д–111. Можно ли сократить для одной из букв длину кодового слова так, чтобы код по- прежнему можно было декодировать однозначно? Коды остальных букв меняться не должны. Выберите правильный вариант ответа. 1) для буквы Б – 01 2) это невозможно 3) для буквы В – 01 4) для буквы Г – 01

12 Кодирование может быть равномерное и неравномерное; при равномерном кодировании все символы кодируются кодами равной длины; при неравномерном кодировании разные символы могут кодироваться кодами разной длины, это затрудняет декодирование. Закодированное сообщение можно однозначно декодировать с начала, если выполняется условие Фано: никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Закодированное сообщение можно однозначно декодировать с конца, если выполняется обратное условие Фано: никакое кодовое слово не является окончанием другого кодового слова. Решение задачи

13 Решение: для однозначного декодирования достаточно, чтобы выполнялось условие Фано или обратное условие Фано; проверяем последовательно варианты 1, 3 и 4; если ни один из них не подойдет, придется выбрать вариант 2 («это невозможно»); проверяем вариант 1: А–00, Б–01, В–011, Г–101, Д–111. «прямое» условие Фано не выполняется (код буквы Б совпадает с началом кода буквы В); «обратное» условие Фано не выполняется (код буквы Б совпадает с окончанием кода буквы Г); поэтому этот вариант не подходит; проверяем вариант 3: А–00, Б–010, В–01, Г–101, Д–111. «прямое» условие Фано не выполняется (код буквы В совпадает с началом кода буквы Б); «обратное» условие Фано не выполняется (код буквы В совпадает с окончанием кода буквы Г); поэтому этот вариант не подходит; проверяем вариант 4: А–00, Б–010, В–011, Г–01, Д–111. «прямое» условие Фано не выполняется (код буквы Г совпадает с началом кодов букв Б и В); но «обратное» условие Фано выполняется (код буквы Г не совпадает с окончанием кодов остальных буквы); поэтому этот вариант подходит; правильный ответ – 4.

14 5. По каналу связи передаются сообщения, содержащие только 4 буквы Э, Ю, Я, Ы. Для передачи сообщений нужно использовать неравномерный двоичный код, допускающий однозначное декодирование. В любом сообщении больше всего букв Я, следующая по частоте буква Ю, затем Э. Буква Ы встречается реже, чем любая другая. Какой из перечисленных ниже кодов нужно использовать, чтобы передаваемые закодированные сообщения были как можно более короткими? 1) Э 0, Ю 1, Я 00, Ы – 11 2) Я 1, Ю – 0, Э 01, Ы 10 3) Э 1, Ю 01, Я 001, Ы 000 4) Я 0, Ю 11, Э 101, Ы – 100 Решение задачи

15 Решение. Допускают однозначное декодирование: 3) Э 1, Ю 01, Я 001, Ы 000 4) Я 0, Ю 11, Э 101, Ы – 100 Обозначим буквой а – частоту буквы Я, b – частоту буквы Ю, с – частоту буквы Э, d – частота буквы Ы. L 3 =3a+2b+с+3d L 4 =a+2b+3c+3d L 3 -L 4 =2a-2c 0, следовательно L 4 – меньше, т.е. код 4 более экономичный.