- •160001, Г. Вологда, ул. Челюскинцев, 3.
- •Предисловие
- •Введение
- •Раздел 1. Теория информации
- •Глава 1. Исходные понятия информатики
- •1.1. Начальные определения
- •1.2. Формы представления информации
- •1.3. Преобразование сообщений
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 2. Понятие информации в теории Шеннона
- •2.1. Понятие энтропии
- •2.1.1. Энтропия как мера неопределенности
- •2.1.2. Свойства энтропии
- •2.1.3. Условная энтропия
- •2.2. Энтропия и информация
- •2.3. Информация и алфавит
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 3. Кодирование символьной информации
- •3.1. Постановка задачи кодирования, Первая теорема Шеннона
- •3.2. Способы построения двоичных кодов
- •3.2.1. Алфавитное неравномерное двоичное кодирование сигналами равной длительности. Префиксные коды
- •3.2.2. Равномерное алфавитное двоичное кодирование. Байтовый код
- •3.2.3. Алфавитное кодирование с неравной длительностью элементарных сигналов. Код Морзе
- •3.2.4. Блочное двоичное кодирование
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 4. Представление и обработка чисел в компьютере
- •4.1. Системы счисления
- •4.2. Представление чисел в различных системах счисления
- •4.2.1. Перевод целых чисел из одной системы счисления в другую
- •4.2.2. Перевод дробных чисел из одной системы счисления в другую
- •4.2.3. Понятие экономичности системы счисления
- •4.2.4. Перевод чисел между системами счисления 2 ↔ 8 ↔ 16
- •4.2.5. Преобразование нормализованных чисел
- •4.3. Кодирование чисел в компьютере и действия над ними
- •4.3.1. Кодирование и обработка в компьютере целых чисел без знака
- •4.3.2. Кодирование и обработка в компьютере целых чисел со знаком
- •4.3.3. Кодирование и обработка в компьютере вещественных чисел
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 5. Передача информации
- •5.1. Общая схема передачи информации в линии связи
- •5.2. Характеристики канала связи
- •5.3. Влияние шумов на пропускную способность канала
- •5.4. Обеспечение надежности передачи и хранения информации
- •5.4.1. Постановка задачи
- •5.4.2. Коды, обнаруживающие ошибку
- •5.4.3. Коды, исправляющие одиночную ошибку
- •5.5. Способы передачи информации в компьютерных линиях связи
- •5.5.1. Канал параллельной передачи
- •5.5.2. Последовательная передача данных
- •5.5.3. Связь компьютеров по телефонным линиям
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 6. Хранение информации
- •6.1. Классификация данных. Проблемы представления данных
- •6.2. Представление элементарных данных в озу
- •6.3. Структуры данных и их представление в озу
- •6.3.1. Классификация и примеры структур данных
- •6.3.2. Понятие логической записи
- •6.3.3. Организация структур данных в озу
- •6.4. Представление данных на внешних носителях
- •6.4.1. Иерархия структур данных на внешних носителях
- •6.4.2. Особенности устройств хранения информации
- •Контрольные вопросы и задания
- •Раздел 2. Алгоритмы. Модели. Системы
- •Глава 7. Элементы теории алгоритмов
- •7.1. Нестрогое определение алгоритма
- •7.2. Рекурсивные функции
- •7.3. Алгоритм как абстрактная машина
- •7.3.1. Общие подходы
- •7.3.2. Алгоритмическая машина Поста
- •7.3.3. Алгоритмическая машина Тьюринга
- •7.4. Нормальные алгоритмы Маркова
- •7.5. Сопоставление алгоритмических моделей
- •7.6. Проблема алгоритмической разрешимости
- •7.7. Сложность алгоритма
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 8. Формализация представления алгоритмов
- •8.1. Формальные языки
- •8.1.1. Формальная грамматика
- •8.1.2. Способы описания формальных языков
- •8.2. Способы представления алгоритмов
- •8.2.1. Исполнитель алгоритма
- •8.2.2. Строчная словесная запись алгоритма
- •8.2.3. Графическая форма записи
- •8.2.4. Классификация способов представления алгоритмов
- •8.3. Структурная теорема
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 9. Представление о конечном автомате
- •9.1. Общие подходы к описанию устройств, предназначенных для обработки дискретной информации
- •9.2. Дискретные устройства без памяти
- •9.3. Конечные автоматы
- •9.3.1. Способы задания конечного автомата
- •9.3.2. Схемы из логических элементов и задержек
- •9.3.3. Эквивалентные автоматы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 10. Модели и системы
- •10.1. Понятие модели
- •10.1.1. Общая идея моделирования
- •10.1.2. Классификация моделей
- •Модели структурные и функциональные
- •Модели натурные и информационные
- •Модели проверяемые и непроверяемые
- •Модели по назначению
- •10.1.3. Понятие математической модели
- •10.2. Понятие системы
- •10.2.1. Определение объекта
- •10.2.2. Определение системы
- •10.2.3. Формальная система
- •10.2.4. Значение формализации
- •10.3. Этапы решения задачи посредством компьютера
- •10.4. Об объектном подходе в прикладной информатике
- •Контрольные вопросы и задания
- •Заключение
- •Приложение а. Элементы теории вероятностей
- •А.1. Понятие вероятности
- •А.2. Сложение и умножение вероятностей
- •A.3. Условная вероятность
- •Контрольные вопросы и задания
- •Приложение б. Некоторые соотношения логики
- •Глоссарий
- •Список литературы
- •Содержание
- •Глава 4. Представление и обработка чисел в компьютере 45
- •Глава 5. Передача информации 69
- •Глава 6. Хранение информации 83
- •Раздел 2. Алгоритмы. Модели. Системы 98
- •Глава 7. Элементы теории алгоритмов 99
- •Глава 8. Формализация представления алгоритмов 120
- •Глава 9. Представление о конечном автомате 134
- •Глава 10. Модели и системы 147
Контрольные вопросы и задания
Для чего при представлении данных в компьютере необходима их типизация?
Возможно ли изменение (преобразования) типа одиночной переменной? Приведите примеры.
Разнесите понятия: «переменная», «значение переменной», «имя переменной», «тип переменной». На каких этапах хранения и обработки данных эти понятия определены?
Чем обусловлена необходимость структурирования данных?
Приведите примеры практических задач, при решении которых целесообразно использовать массивы, записи, таблицы.
Приведите примеры иерархической организации данных.
Приведите примеры отношений между данными, представленных с помощью неориентированных и ориентированных графов.
В чем преимущества и недостатки последовательных и связных списков в ОЗУ?
Разнесите понятия: логическая запись, физическая запись, файл при хранении данных на ВЗУ.
С какой целью производится форматирование дискового магнитного носителя?
Как связан тип доступа к данным со способом их хранения?
Почему на дисковых носителях невозможен произвольный доступ к данным?
Выдвиньте причины, по которым становится целесообразным объединение блоков в кластеры при использовании магнитных дисковых носителей.
Каковы функции FAT в организации размещения файлов на дисковом носителе?
Раздел 2. Алгоритмы. Модели. Системы
Компьютер нужен человеку для решения задач практики. Примерами таких задач могут быть: описание поведение тела, двигающегося в среде с сопротивлением; описание последствий ядерной войны; построение оптимального варианта транспортных перевозок; прогнозирование результатов сброса промышленных отходов в водоем и т.п. Несмотря на значительное различие задач, просматриваются общие моменты в порядке их решения:
во-первых, требуется выделить систему и построить ее информационную модель - ею определяется набор данных и их взаимосвязи;
во-вторых, должен быть установлен порядок обработки данных.
Это звенья одной последовательности решения, поэтому представляется вполне оправданным рассмотреть их совместно, причем с обсуждения второй составляющей - обработки данных.
В общем случае обработка состоит в преобразовании по некоторым правилам исходной данных, в результате чего появляются новые данные. Бесспорно, важным оказывается то обстоятельство, что преобразование должно осуществлять некоторое техническое устройство в автоматическом режиме (т.е. без участия человека на каждом этапе преобразования). В связи с этим возникает ряд взаимосвязанных задач, требующих разрешения:
определение правил обработки информации с учетом того, что она представлена в дискретной форме;
установление, каким требованиям должно удовлетворять устройство, производящее обработку;
определение того, каким образом данные и последовательность обработки может быть представлена для исполнения устройству.
Ответы на последний вопрос (представление данных) частично получены нами в гл. 6. Общие подходы к решению проблем обработки дискретной информации изучаются в теории алгоритмов, к рассмотрению элементов которой и приступим.