ответы на билеты по информатике

Вопрос 11 Сжатие информации

обратимые методы сжатия информации: метод упаковки, метод Хаффмана, метод RLE (пример сжатия для метода упаковки или RLE)

Сжатие с регулируемой потерей информации (привести названия методов и их идеи)

Сжатие‏информации‏– операция,‏в‏результате‏которой‏данному‏коду‏ ставится‏в‏соответствие‏более‏короткий‏код.‏

Обратимые‏алгоритмы‏сжатия‏– более‏компактно‏кодируют‏входные‏данные.‏ Для‏них‏существуют‏обратные‏алгоритмы,‏точно‏восстанавливающие‏исходные‏ данные‏из‏сжатого‏массива.‏ Метод‏упаковки:‏если‏в‏сжимаемом‏массиве‏данных‏присутствует‏только‏ небольшая‏часть‏используемого‏алфавита,‏можно‏уменьшить‏количество‏бит,‏ отводимых‏для‏кодирования‏символов.‏Пример:‏Входной‏текст‏КОЛ‏ОКОЛО‏ КОЛОКОЛА‏ASCII=256,i=8 I=8*18=144 бит N=5, i=3 I=18*3=54

Метод‏Хаффмана:‏часто‏встречающиеся‏символы‏кодируются‏короткими‏ кодами,‏а‏редко‏встречающиеся‏– длинными.‏ Построение‏кода‏методом‏Хаффмана:

1.Частоты‏встречаемости‏символов‏выписывают‏слева‏направо‏в‏порядке‏ убывания.

2.Просматривая‏вершины‏‏справа‏налево,‏выбирают‏2‏вершины‏с‏ минимальным‏весом‏и‏объединяют.

3.Левое‏ребро‏получает‏метку‏о,правое‏– 1

4.Повторять‏шаги‏2‏и‏3,‏пока‏не‏останется‏одна‏вершина.‏Еѐ‏вес‏равен‏сумме‏

частот‏встречаемости‏всех‏букв. Метод‏RLE:‏выявляются‏повторяющиеся‏последовательности‏данных‏и‏ заменяются‏простой‏структурной‏повторяющимся‏фрагментом‏и‏ коэффициентом‏повторения.‏Эффективен‏для‏графических‏файлов‏с‏большими‏ областями‏повторяющегося‏цвета.‏Для‏текстовых‏данных‏не‏эффективен.

Алгоритм‏JPEG.‏Алгоритму‏передается‏битовая‏карта‏изображения‏и‏ степень‏сжатия.

Алгоритм‏MP3.‏Алгоритму‏передается‏звуковой‏фрагмент‏‏желаемый‏ битрейт‏– количество‏бит‏для‏кодирования‏одной‏секунды‏звука.

Вопрос 12 Алгебра логики

что такое высказывание, логическое выражение

основные логические операции и их таблицы истинности

приоритет выполенния логических операций

что такое равносильные выражения

способы доказания равносильности логических выражений (таблица истинности, законы логики)

Алгебра‏логики‏– раздел‏математической‏логики,‏изучающий‏структуру‏сложных‏ логических‏высказываний‏и‏способы‏установления‏их‏истинности‏с‏помощью‏ алгебраических‏методов.‏

Высказывание‏– это‏повествовательное‏предложение,‏относительно‏которого‏можно‏однозначно‏ сказать,‏что‏оно‏истинно‏или‏ложно.‏Логическое‏выражение – простые‏высказывания,‏ обозначенные‏буквами‏(переменными)‏и‏между‏ними‏выполняются‏логические‏операции.

Приоритет‏выполнения

1.Действия‏в‏скобках

2.инверсия

3.конъюнкция

4.дизъюнкция

5.импликация‏и‏эквивалентность

Если‏значения‏выражений‏А‏и‏В‏совпадают‏на‏всех‏возможных‏наборах‏значений‏ входящих‏в‏их‏переменных,‏то‏такие‏выражения‏называют‏равносильными (А =

В)

Любое‏выражение‏можно‏преобразовать‏к‏равносильному‏ему,‏в‏котором‏ используются‏только‏базисные‏операции‏*,‏+‏и‏инверсия‏с‏помощью‏законов алгебры

логики

способы‏доказывания‏равносильности‏логических‏выражения

Убедиться‏в‏равносильности‏двух‏логических‏выражений‏можно‏путем‏построения‏таблицы истинности для‏них.‏Так‏же‏убедиться‏в‏равносильности‏выражения‏можно‏с‏помощью‏законов‏ логики,‏такие‏как: закон‏тождества,‏закон‏противоречия,‏закон‏исключительного‏третьего,‏закон‏ двойного‏отрицания,‏закон‏коммутативности,‏закон‏ассоциативности,‏законы‏ дистрибутивности,‏законы‏де‏Моргана,‏формулы‏склеивания‏(закон‏исключения),‏формулы‏ поглощения,‏правила‏замены‏операции‏импликации,‏правила‏замены‏операции‏ эквивалентности,‏правила‏замены‏операции‏разделительной‏дизъюнкции,‏а‏также‏свойства‏ констант.‏

Вопрос 13

Логические основы ЭВМ

логические элементы (название, изображение на схеме)‏

логическая схема

как осуществляется синтез логических схем на основе логических выражений

получение логических выражений по таблице истинности (алгоритм получения СКНФ, СДНФ)‏

Логические‏элементы

Логический‏элемент‏НЕ‏(инвертор)‏реализует‏операцию‏отрицания‏

Логический‏элемент‏И‏(конъюнктор) – операцию‏логического‏умножения‏

Логический‏элемент‏ИЛИ‏(дизъюнктор ) - операцию‏логического‏сложения

и-не‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏или‏не

логическая‏схема‏– комбинация‏базисных‏элементов,‏в‏которой‏выходы‏одних‏ элементов‏присоединены‏к‏входам‏других.‏

Синтез логического выражения - построение‏логического‏выражения‏по‏готовой‏ таблице‏истинности,‏которая‏описывает‏нужное‏правило‏обработки‏двоичных‏данных

1.‏Определить‏порядок‏логических‏операций 2.изобразить‏для‏каждой‏логической‏операции‏соответствующий‏ей‏вентель 3. соединить‏вентили‏в‏порядке‏выполнения‏логических‏опреаций

По‏таблице‏истинности‏можно‏построить‏соответствующее‏ей‏логическое‏выражение‏в‏ совершенной‏конъюнктивной‏нормальной‏форме‏(СКНФ)‏или‏совершенной‏ дизъюнктивной‏нормальной‏форме‏(СДНФ)

Вопрос 14

Типовые логические устройства ЭВМ

что такое полусумматор, одноразрядный сумматор, сумматор, триггер

таблицы истинности и логических схемы полусумматора, одноразрядного сумматора и триггера

К‏типовым‏логическим‏устройствам‏ЭВМ‏относятся:

Сумматор — основной‏узел‏арифметико-логического‏устройства‏ЭВМ,‏служит‏для‏ суммирования‏двоичных‏чисел‏посредством‏поразрядного‏сложения Триггер — это‏электронная‏схема,‏широко‏применяемая‏в‏регистрах‏компьютера‏для‏ надѐжного‏запоминания‏одного‏разряда‏двоичного‏кода.‏

Вопрос 15

Информационные модели систем

понятие модели, моделирования , информационной модели

этапы информационного моделирования

Формализация: понятие, уровни

Модель‏– искусственно‏созданный‏объект,‏заменяющий‏объект‏моделирования‏и‏ воспроизводящий‏часть‏его‏свойств,‏существенных‏с‏точки‏зрения‏цели‏моделирования.‏ Моделирование‏– универсальный‏метод‏познания‏действительности,‏который‏заключается‏в‏ выделении‏из‏сложного‏объекта‏некоторых‏частей‏и‏замещении‏их‏другими объектами,‏более‏ простыми,‏понятными‏и‏удобными‏для‏изучения.‏ Информационные‏модели‏– описание‏моделируемого‏объекта‏на‏одном‏из‏языков‏кодирования‏ информации.‏

Этапы‏информационного‏моделирования

1.Выбор‏объекта‏моделирования

2.Определение‏цели‏моделирования

3.Системный‏анализ‏объекта‏моделирования

4.Построение‏формализованной‏информационной‏модели‏объекта‏моделирования:‏сеть,‏ дерево;‏таблица;‏математические‏формулы,‏графики.

5.Создание‏компьютерной‏модели‏моделирования‏(СУБД:‏MS ACCESS, Open Office Base, табличные‏процессы:‏MS Excel, OO Calc,‏языки‏программирования:‏Pascal, C++ ,универсальные‏и‏специализированные‏систкмы‏моделирования:‏Maple, Matcad )

6.Тестирование‏‏компьютерной‏модели

Формализация - это‏отображение‏результатов‏мышления‏в‏точных‏понятиях‏и‏ сущностях‏.

Чем‏выше‏уровень‏формализации‏информационной‏модели,‏тем‏меньше‏‏в‏ней‏отражаются‏ субъективные‏свойства‏ее‏автора,‏и‏тем‏меньше‏различий‏в‏‏восприятии‏этой‏модели‏у‏разных‏ приемников‏информации.‏ Первый уровень формализации характеризуется появлением мысленного образа объекта моделирования у автора модели.

На втором уровне мысленный образ переходит в речь.

На третьем уровне речь оформляется в виде текста, не содержащего эмоции и лишние слова, записанного с соблюдением определенных правил.

На четвертом уровне текст записывается по законам соответствующей науки. На‏пятом уровне‏формализации‏объект‏моделирования‏описывается‏с‏помощью‏языка‏

математики.

Формализация‏в‏математике‏понимается‏как‏построение‏формальной системы. Формальная система – математическая‏модель,‏задающая‏множество‏дискретных‏объектов‏

путем‏описания‏исходных объектов (алфавита‏системы)‏и‏правил построения новых‏объектов‏из‏ исходных‏и‏уже‏построенных‏

Вопрос 16

Системный анализ объекта моделирования

понятие системы, элемента, взаимодействия

свойства системы

что такое системный подход

каковы этапы системного анализа

разновидности моделей структуры системы (сеть, дерево, таблица)

Система – любой объект, существующий с определенной целью, состоящий из

множества‏элементов,‏‏находящихся‏между‏собой‏во‏взаимодействии,‏имеющий‏

свойства,‏‏несводимые‏к‏свойствам‏его‏составляющих,‏обособленный‏от‏среды‏и‏ взаимодействующий‏с‏ней‏как‏единое‏целое.‏

Элемент - простейший‏компонет‏системы‏со‏следующими‏свойствами:‏в‏рамках‏данной‏задачи‏ он‏не имеет‏внутреннего‏устройства‏и‏рассматривается‏как‏единое‏целое.;‏имеет‏набор‏свойств‏ (атрибутов),‏которые‏изменяются‏в‏результате‏‏внешнего‏воздействия;‏имеет‏имя. Взаимодействие – существенная‏связь‏между‏элементами‏системы,‏которая‏позволяет‏ установить границы‏системы.‏‏

 Свойства‏системы.

1. Целостность‏и‏делимость.

С‏одной‏стороны,‏‏система‏– совокупность‏объектов,‏воспринимаемая‏как‏единое‏целое.‏С‏ другой‏– в‏ней‏могут‏быть‏выделены‏составляющие‏еѐ‏элементы.‏ 2.‏Структурность‏(взаимосвязь‏элементов).‏Характеристики‏системы,‏еѐ‏поведение‏зависят‏не‏ только‏от‏свойств‏элементов,‏но‏и‏от‏способа‏их‏взаимосвязи,‏т.е.‏от‏структуры‏системы.‏ 3.‏Неоднозначность‏соответствия.‏«Система‏– структура‏системы». В‏зависимости‏от‏цели‏системы,‏можно‏выделить‏разные‏связи,‏признаки‏и‏свойства‏системы‏в‏ качестве‏структурных.‏В‏общем‏случае‏однозначного‏соответствия‏между‏системой‏и‏еѐ‏ структурой‏нет.

4.‏Эмерджентность. Системе‏присущи‏интегративные‏(системные)‏свойства,‏которые‏не‏свойственны‏ни‏одному‏из‏ еѐ‏элементов‏в‏отдельности,‏но‏зависят‏от‏их‏свойств.

5.Взаимодействие‏со‏средой. Система‏проявляет‏свои‏свойства‏в‏процессе‏взаимодействия‏со‏средой.‏

Системный‏подход‏– метод‏исследования‏какого-либо‏объекта‏как‏системы.‏

Этапы‏системного‏анализа:

1.Постановка‏цели

2.Выделяются‏основные‏элементы‏и‏подсистемы.

3.определить,‏как‏они‏взаимосвязаны‏между‏собой.

4.Выявить‏основные‏функции‏каждой‏полсистемы‏и‏системы‏в‏целом.

5.Определить‏входы‏и‏выходы‏системы,‏способы‏реагирования‏на‏внешние‏воздействия.

6.Выявить‏системообразующие‏факторы.

7.Определить‏системоразрушающие‏факторы.

8.Проанализировать‏этапы‏развития‏системы,‏еѐ‏перспективы.

Выделают‏3‏разновидности‏структур‏данных:‏сетевая,‏иерархическая,‏табличная.‏

Вопрос 17 Реляционная модель данных и базы данных

что такое реляционная база данных

классификация БД по структуре модели данных

Модель данных: сущность, атрибут, связь

объекты реляционной БД: таблица, запись, поле, первичный ключ

нормализация реляционной модели данных: для чего производится нормализация, описание трех нормальных форм

Реляционная‏база‏данных‏– это‏средство‏для‏рационального‏и‏эффективного‏ хранения‏информации‏в‏форме‏взаимосвязанных‏таблиц.‏

Сущность‏– это‏то,‏о‏чем‏нужно‏хранить‏информацию‏в‏базе‏данных.‏Информация‏ о‏каждой‏сущности‏хранится‏в‏определенной‏таблице‏БД.

Атрибут‏– некоторое‏свойство‏сущности‏(название‏атрибута‏соответствует‏названию‏столбца‏ таблицы)

Типы‏связи‏между‏сущностями‏(таблицами‏в‏реляционных‏моделях‏данных):

1.Один‏к‏одному

2.Один‏ко‏многим.‏Запись‏из‏одной‏таблицы‏связывается‏с‏несколькими‏записями‏из‏ другой‏таблицы.‏

3.Многие‏ко‏многим.‏Запись‏из‏первой‏таблицы‏связывается‏с‏несколькими‏записями‏из‏ другой‏таблицы‏и‏наоборот.‏Этот‏тип‏нельзя‏организовать‏напрямую.‏Для‏связи‏М‏к‏М‏ создается‏третья‏таблица,‏называемая‏сводной‏таблицей.‏

Схема базы‏данных‏– это‏перевод‏концептуальной‏модели‏данных‏на‏язык‏ конкретной‏базы‏данных.‏В‏теории‏реляционных‏БД‏таблица,‏содержащая‏ описание‏сущности,‏называется‏отношением.‏Структурными‏составляющими‏ отношения‏являются‏записи‏(строки)‏и‏поля‏(столбцы). Для‏каждой‏таблицы‏ определяется‏первичный‏ключ‏– поле‏или‏совокупность‏полей,‏значение‏которых‏ не‏должно‏повторяться‏в‏разных‏записях.‏Каждый‏атрибут‏отношения‏имеет‏ определенный‏тип.‏Существуют‏4‏основных‏типа:‏символьный,‏числовой,‏ логический,‏дата.‏

Нормализация‏реляционной‏модели‏данных‏– это‏процесс‏реорганизации‏данных‏с‏ целью‏приведения‏таблиц‏к‏виду,‏позволяющему‏осуществлять‏корректное‏ редактирование‏данных.‏

Первая‏нормальная‏форма‏(1NF) Отношение‏находятся‏в‏1NF,‏если‏все‏его‏поля‏являются‏атомарными,‏т.е.‏далее‏неделимыми‏в‏ рамках‏рассматриваемой‏задачи.‏

Вторая‏нормальная‏форма.(2NF) Первичный‏ключ‏не‏является‏составным.‏1)‏Определить‏на‏какие‏части‏можно‏разбить‏ первичный‏ключ‏так,‏чтобы‏некоторые‏из‏не‏ключевых‏полей‏зависели‏от‏этих‏частей. 2)‏Создать‏новую‏таблицу‏для‏каждой‏части‏ключа‏и‏переместить‏туда‏группы,‏зависящие‏от‏ этих‏полей.‏

Третья‏нормальная‏форма‏(3NF)

Отношение‏находится‏в‏3NF,‏если‏находится‏в‏2‏NF и‏в‏нем‏отсутствуют‏поля‏,‏транзитивно‏ зависящие‏от‏ключевого.‏Чтобы‏перейти‏от‏2NF к‏3NF нужно:‏Определить‏‏транзитивно‏ зависящие‏от‏ключа‏поля‏(группы‏полей)‏и‏переместить‏их‏в‏новую‏таблицу.‏

Вопрос 18 Компьютерное математическое моделирование

понятие компьютерной математической модели.

этапы компьютерного математического моделирования (охарактеризовать

каждый)‏ Математическая‏модель‏– это‏совокупность‏количественных‏характеристик‏

некоторого‏объекта‏(процесса)‏и‏связей‏между‏ними,‏производимых‏на‏языке‏ математики,‏то‏есть‏с‏помощью‏формул,‏уравнений‏и‏других‏математических‏ соотношений.‏ Этапы‏:

Вопрос 19.

понятие компьютерной математической модели.

классификация компьютерных моделей по цели моделирования (характеристика каждого класса, основное назначение моделей данного класса, примеры)‏

Классификация по цели моделирования:

1.Дескриптивные‏ 2.‏Имитационные 3.‏Оптимизационные 4.‏Игровые

1.Дескриптивные – описывают‏состояние‏объекта‏или‏процесса‏с‏помощью‏аналитических‏ выражений‏и‏как‏бы‏фиксируют‏сведения‏человека‏о‏них.‏примеры:‏описание‏движения‏ воздушных‏масс‏в‏атмосфере,‏предсказание‏солнечных‏и‏лунных‏затмений 2.Имитационные – воспроизводит‏поведение‏сложной‏системы‏ взаимодействующих.элементов.

Особенности:‏объект‏– сложная‏неоднородная‏система;‏присутствуют‏факторы‏случайного‏ поведения;‏процесс‏развивается‏во‏времени;‏невозможно‏получить‏результаты‏моделирования‏ без‏использования‏компьютера.‏ приперы:Модель‏изменения‏численности‏микроорганизмов‏в‏колонии,‏Модель‏движения‏ молекул‏в‏газе,‏Модель‏климатических‏и‏экологических‏процессов,‏возникающих‏в результате‏ взрыва‏атомной‏бомбы,‏Модель‏формирования‏очереди‏в‏системе‏массового‏обслуживания 3.Оптимизационные – служат‏для‏поиска‏наилучших‏решений‏при‏соблюдении‏определѐнных‏ условий‏и‏ограничений.‏В‏модель‏входит‏один‏или‏несколько‏параметров,‏доступных‏нашему‏ влиянию.‏

примеры:‏оптимизируя‏маршрут,‏мы‏снижаем‏стоимость‏перевозок,‏меняя‏тепловые‏режимы‏в‏ зернохранилище,‏мы‏можем‏стремиться‏подобрать‏такой‏режим,‏чтобы‏достичь‏максимальной‏ сохранности‏зерна,‏т.‏е.‏оптимизируем‏процесс,‏зная‏цены‏на‏продукты‏и‏потребность‏человека‏в‏ пище,‏организовать‏питание‏больших‏групп‏людей‏как‏можно‏с‏большей‏пользой‏для‏здоровья‏и‏ как‏можно‏дешевле.

4.Игровые –Моделируют‏способы‏принятия‏решений‏в‏условиях‏наличия‏неполной‏ информации‏служат‏для‏поиска‏стратегий‏ведущих‏к‏успеху Игровые‏модели‏в‏частности‏применяются‏при‏моделировании‏развития‏конфликтов‏ (политических,‏экономических,‏военных)

По учету фактора времени:

1.Статистические модели – отражают‏состояние‏объекта‏моделирования‏в‏ фиксированный‏момент‏времени.

2.Динамические модели – отражают‏смену‏состояний‏объекта‏моделирования‏во‏времени

По учета фактора случайности в смене состояний объекта:

1.Детерминированные модели – поведения‏объекта‏моделирования‏описывается‏на‏ основе‏выявленных‏закономерностей.

2.Недетерминированние (стохастические) – в‏поведении‏‏объекта‏учитывается‏фактор‏ случайности.‏