AlgStr / Библиотека / ЛЕКЦИИ / PZ00 / Ткаченко Юра

Понятие данных

Кодирование информации

Кодирование информации – это запись информации по определенным правилам. Передача информации определяется следующими параметрами:

- Объем информации

- Время передачи информации

- Защита от помех

- Технические удобства передачи информации

- защита от несанкционированного доступа

Данные – это застывшая информация, информация после кодирования.

Этапы преобразования информации при решении задач на ЭВМ

Предметная область – это выделение из окружающего мира объектов и их свойств, важных для решения данной задачи. Предметная область описывается на языке предметной области. Наиболее эффективным языком предметной области есть язык математики.

Информационная модель предметной области – это изображение предметной области с точки зрения решаемой задачи.

База данных – описание предметной области с точки зрения решения нескольких задач.

При переходе к предметной области свойства объектов переходят в атрибуты.

Атрибут – элемент информационной модели, описывающий соответствующие свойства объекта. Каждому атрибуту соответствует множество допустимых значений. Атрибут – это неделимый элемент информации.

Классы атрибутов:

1. Входные атрибуты X: с их помощью среда воздействует на объект, и он выдает выходные атрибуты;

2. Выходные атрибуты Y;

3. Внутренние атрибуты C .

Ключевой атрибут - атрибут, однозначно идентифицирующий объект в совокупности.

Вектор Вектор выходных

входных атрибутов (Y)

атрибутов (Х)

Вектор внутренних атрибутов

(С) – состояние объекта в определенный момент времени.

Возникает необходимость связать значения этих атрибутов с устойчивыми состояниями объектов. Так мы приходим к понятию «данные»

Данные – это изображение информации, описание состояния некоторого носителя. Иногда данные называют «застывшая информация». Информация – активна, данные – пассивны.

С каждым объектом связан способ преобразования, язык интерпретации данных. Язык интерпретации данных имеет свой алфавит С помощью символов этого алфавита сообщение представляется в виде строки S= , где каждое - это какое-то . Строка естественным образом разбивается на фрагменты (слова). Каждое слово является изображением какого-то атрибута. Именно это слово называется элемент данных.

Элемент данных – простейший неделимый элемент данных. Строка S называется логическим уровнем представления данных. Каждый символ изображается в виде определенного состояния некоторой физической среды носителя. можно рассматривать как коды. Если значение слов зафиксировать в соответствии с кодом , то получим физический уровень представления данных.

Механизм представления данных в виде состояний некоторой устойчивой среды.

Рассмотрим среду, в которой каждый элемент может находится в k устойчивых состояниях. Выберем среду, в которой m таких элементов.

Числа, которые могут быть отображены в такой среде, находятся в интервале от 0 до N-1, где . Зафиксируем N и попытаемся найти такое m, чтобы представить числа от 0 до N-1. Такое (наименьшее целое, которое больше либо равно выражению в скобках). Тогда число устойчивых состояний среду для заданного N равно Q(k)=m*k=k*.

Найдем такое k, при котором число необходимых состояний среды было бы минимальным. Для этого

Поэтому наиболее экономная среда – среда с тремя устойчивыми состояниями.

В компьютере используется среда с двумя устойчивыми состояниями.

Число состояний можно понимать как число каких-то деталей(например зубчиков), которые нужно изготовить, чтобы представить число. Понятно, что среда тем надежнее, чем меньше количество деталей (меньшая вероятность сбоя, повреждения детали)

Пример. Сколько нужно зубчиков, чтобы представить числа от 0 до 999 при k=10,2,3

Решение.

Q(10) = 3*10=30 зубчиков.

Q(2): (1000<1024=) => Q(2)=2*10=20 зубчиков

Q(3): (1000<2187=) => Q(3)=3*7=21 зубчиков, но диапазон представления чисел – в 2 раза больше чем при k=2

Системы кодирования с фиксированным числом разрядов

- телеграфный код М2 – 6 двоичных разрядов (64 значений )

- КОИ7 - 7 двоичных разрядов (128 значений )

- ДКОИ - 8 двоичных разрядов (хватало 128 значений )

- ASCII - 8 двоичных разрядов (256 значений )

- UNICODE - 16 двоичных разрядов ( значений )

- USC2 - 16 двоичных разрядов

- USC4 - 16 двоичных разрядов

Системы кодирования с переменным числом разрядов

Код Хофмана – система с переменным числом, при которой ни у каких двух кодов нет общего начала. Символы кодируются в зависимости от частоты их в исходной строке.

Например. Закодировать строку

enndeddeqe

1. Сортируем символы по частоте: e,d,n,q

2. Строим бинарное дерево, как показано на рисунке

Тогда:

e	n	n	d	e	d	d	e	q	e
1	001	001	01	1	01	01	1	000	1