3.Представление различных данных в памяти комп.Сжатие данных.Неалфав.Кодир

Для представления чисел в памяти компьютера используется различные системы счисления. Но должно быть правило выполнения операций над числами.

І. Представление целых чисел. Без знака.

В памяти компьютера возможно представить конечную последовательность конечных чисел. Это объясняется наличием разрядной сетки. Для экономного расходования памяти каждый числовой тип кодируется в своей разрядной сетке. Память компьютера имеет байтовую структуру, но размер одной адресуемой ячейке соответствуют обычно несколько байт. Например в компьютере IBM ячейка памяти объединяет 2 байта (16 двоичных разделов). При n-разрядной сетке самое маленькое число -0:0(n раз)=0 ,самое большое -1:1(n раз)=2ⁿ -1 .для целых чисел: 0 и 65535.

I I. Представление целых чисел со знаком.

1способ: старший разряд отводится для записей знака(«+» кодируется нулем, «-» - единицей). Под запись самого числа остается 15 двоичных разрядов, т.е. самое большое число будет 32767. Такое представление называется прямым кодом. Обратный код получается инвертированием кода числа (т.е. происходит замена 0 на 1, 1 на 0).

Дополнительный код – альтернативный вариант. Идея: на оси целых положительных чисел (0..65535) смещаем положение нуля на середину интервала; числа, попадающие в 1-ю половину (0..32767) будем считать положительными, числа из второй половины (32768..65535) – отрицательными.

Ошибки, возникающие при конечности разрядной сетки:

1.При без знаковом представлении, потеря 1 в высшем разряде при работе с числами, выходящими за предел диапазона.

2.Для знакового представления: при сложении положительных чисел в следствие выхода за диапазон в знаковом разряде появляется 1, тогда результат обозначает отрицательное число.

I I I. Представление вещественных чисел.

IV. Представление символьной и строковой информации.

В основе лежит договоренность, выражающаяся в кодовых таблицах ASCII. Кодирование любого символа исполняется 8ми разрядным 2-чным кодом. Каждый символ – 1 байт памяти. Любому символу соответствует десятичное число, т.е. десятичное представление соответствующего двоичного кода.

V. Представление графики.

Существует 2 способа реализации построения изображения на экране монитора: растровый и векторный.

Растровый : изображение на экране имеют дискретную структуру. Оно развито на отдельные элементы, которые образуют сетку(растры). Элементы изображений называются пикселями. В памяти хранится и о цвете каждого пикселя, цвет каждого образуется независимо от другихЕсли изображение черно-белое, без оттенков, то для хранения его изображения достаточен 1 двоичный разряд. N=2^k , k – количество разрядов( k характеризует глубину цвета

Векторное изображение формируется из объектов (точка, линия, окружность, прямоугольник), основой которых является линия. В памяти хранятся параметры линии в числовой форме и мат. файлы, позволяющие строить линию по ее параметрам.

VІ. Представление звуковой информации.

Звук – звуковая волна с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Для компьютерной обработки непрерывный звуковой сигнал требуется дискретизировать. Предпринимается дискретизация по времени. Непрерывная звуковая волна разбивается на временные участки, на каждом из которых амплитуда принимается постоянной. Т.о. возникает дискретная последовательность уровней громкости, причем изначально уровней берется ограниченное количество. Каждому приписывается двоичный код..

Сжатие данных.

При кодировании наблюдается баланс между временем и памятью, затраченными при реализации алгоритма, т.е. можно сэкономить память(использовать более эффективное кодирование, т.е. кодирование, цена которого меньше), увеличение при это временную сложность алгоритма или существенно выиграть во времени кодирования и декодирования, пренебрегая оптимальным использованием памяти.

Неалфавитное кодирование.

1.исходное сообщение по некоторому алгоритму разбивается на последовательности символов – слова. Слово может иметь одно или несколько вхождений в исходный текст сообщения.

2.полученное множество слов считается буквами нового алгоритма. Для этого алгоритма строится разделимая схема алфавитного кодирования(равномерного или оптимального кода, если известны вероятности вхождений). Полученная схема называется словарем. В нем каждому слову сопоставляется код.

3.код сообщения – пара, первый элемент – алгоритм кодировки, второй – коды слов из словаря.

4.при декодировании исходное сообщение восстанавливается путем замены кодов на слова из словаря.