Информационные процессы
Информационные процессы — это процессы восприятия, накопления, обработки и передачи информации.
Как правило, информация проявляется в виде сигналов. В информационном процессе сигнал выполняет функции переносчика информации от источника к приемнику и далее к адресату (рис 1).
Процесс передачи информации- многоступенчатый. Сигнал может на каждом из промежуточных этапов менять свою физическую природу.
2. Структура информационного процесса
Общая структура информационного процесса представлена на следующей схеме (рис.2).
Информационный процесс начинается с восприятия ификсации информации, содержащейся в том или ином источнике. Информация отделяется от шумов. Завершается процесс формирования сигнала, с помощью которого информация передается.
Прием информации — вторичное ее восприятие другим субъектом или принимающим устройством.
Обработка информации осуществляется человеком или техническим устройством (например, ЭВМ). Сущность обработки информации компьютером состоит в аналоговом или цифровом преобразовании поступающих данных по жесткой программе или алгоритму обработки.
Информационный процесс завершается представлением информации потребителю, т.е.демонстрацией на индикаторах различного вида изображений, и принятием решения.
Особая стадия — хранение информации. Она занимает промежуточное положение между другими стадиями и может реализовываться на любом этапе информационного процесса. Таким образом, ЭВМ может быть использована на любой стадии информационного процесса, начиная от восприятия и заканчивая представлением информации.
Данные их кодирование
1. Операции с данными.
2. Двоичное кодирование данных.
3. Кодирование текстовых данных.
4. Кодирование графических данных.
1. Операции с данными
Данны — это составная часть информации, представляющая собой зарегистрированныс сигналы. При этом метод регистрации данных зависит от вида используемого носителя данных. Принято выделять слелуюшие виды носителей данных:
- бумага
- лазерныс диски (CD-ROM)
- магнитные диски
- магнитные ленты.
- фотографии (регистрация данных происходит путем изменения химического состава поверхностных веществ носителя данных).
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | i | |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | xi | |
| 2 7 | 2 6 | 2 5 | 2 4 | 2 3 | 2 2 | 2 1 | 2 0 | 2 i | |
Переход от двоичного кода к десятичному представлению производится по следующей формуле: 
где i-номер разряда, хi— содержимоеi-го разряда,N- целое число в дисятичним представлении. Пример: 
.
Что такое сигнал в информационных процессах
Информация — сведения о каких-либо процессах, событиях, фактах или предметах. Известно, что 80..90% информации человек получает через органы зрения и 10..20% — через органы слуха. Другие органы чувств дают в сумме 1..2% информации. Физиологические возможности человека не позволяют обеспечить передачу больших объемов информации на значительные расстояния.
Связь — техническая база, обеспечивающая передачу и прием информации между удаленными друг от друга людьми или устройствами. Аналогия между связью и информацией такая же, как у транспорта и перевозимого груза. Средства связи не нужны, если нет информации, как не нужны транспортные средства при отсутствии груза.
Сообщение — форма выражения (представления) информации, удобная для передачи на расстояние. Различают о птические (телеграмма, письмо, фотография) и звуковые (речь, музыка) сообщения. Документальные сообщения наносятся и хранятся на определенных носителях, чаще всего на бумаге. Сообщения, предназначенные для обработки на ЭВМ, принято называть данными .
Информационный параметр сообщения — параметр, в изменении которого «заложена» информация. Для звуковых сообщений информационным параметром является мгновенное значение звукового давления, для неподвижных изображений — коэффициент отражения, для подвижных — яркость свечения участков экрана.
По характеру изменения информационных параметров различают непрерывные и дискретные сообщения.
Сигнал — физический процесс, отображающий передаваемое сообщение. Отображение сообщения обеспечивается изменением какой-либо физической величины, характеризующей процесс. Эта величина является информационным параметром сигнала .
Сигналы, как и сообщения, могут быть непрерывными и дискретными . Информационный параметр непрерывного сигнала с течением времени может принимать любые мгновенные значения в определенных пределах. Непрерывный сигнал часто называют аналоговым . Дискретный сигнал характеризуется конечным числом значений информационного параметра. Часто этот параметр принимает всего два значения. На Рис. 3.1 показаны виды аналогового и дискретного сигналов.
Рис. 3.1. Виды сигналов: а — аналогового, б — дискретного
В дальнейшем будем рассматривать принципы и средства связи, основанные на использовании электрической энергии в качестве переносчиков сообщений, т.е. электрических сигналов . Выбор электрических сигналов для переноса сообщений на расстояние обусловлен их высокой скоростью распространения (около 300 км/мс).
3 из 14
Информация для человека — это содержание сигналов (сообщения), воспринимаемых человеком непосредственно или с помощью специальных устройств, расширяющее его знания об окружающем мире и протекающих в нём процессах.
В обыденной жизни под информацией понимают сообщения, сведения о чём-либо, которые получают и передают люди.
4 из 14
в показаниях часов и других приборов
в звуках и видах природы
5 из 14
Каждый материальный объект, с которым происходят изменения, становится источником информации. Эту информацию мы получаем в виде сигналов.
6 из 14
7 из 14
Непрерывный сигнал принимает бесконечное множество значений из некоторого диапазона. Между значениями, которые он принимает, нет разрывов.
Дискретный сигнал принимает конечное число значений. Все значения дискретного сигнала можно пронумеровать целыми числами.
8 из 14
По способу восприятия человеком информация может быть разделена на следующие виды:
9 из 14
10 из 14
Информация для человека — это содержание сигналов (сообщения), которые он получает из различных источников.
Сигналы могут быть:
- непрерывными — они принимают бесконечное множество значений из некоторого диапазона;
- дискретными – они принимают конечное число значений, которые можно пронумеровать.
По способу восприятия человеком выделяют визуальную, аудиальную, обонятельную, вкусовую, тактильную информацию .
Объективность, достоверность, полноту, актуальность, полезность и понятность называют свойствами информации .
Одна и та же информация может обладать разными свойствами для разных людей.
11 из 14
Что такое информация для человека? Перечислите источники, из которых вы получаете информацию.
Приведите примеры непрерывных и дискретных сигналов.
Перечислите основные виды информации по способу её восприятия человеком.
Выберите правильный ответ.
a) Если вы собираетесь провести выходной день на природе, то своевременной информацией для вас будет:
1) сведения о погоде в такой же день прошлого года;
2) прогноз погоды на выходной день
Выберите правильный ответ.
б) Волга впадает в Каспийское море — это:
1) достоверная информация;
2) недостоверная информация.
Выберите правильный ответ.
в) Слухи, вымыслы, непроверенные гипотезы — это:
1) достоверная информация;
2) недостоверная информация.
Выберите правильный ответ.
г) Информация о том, как с помощью подручных средств добыть огонь, будет для вас наиболее полезной:
1) если вы попадёте на необитаемый остров;
2) в нашей повседневной жизни.
Выберите правильный ответ.
д) О правилах дорожного движения каждый водитель автомобиля:
1) должен обладать полной информацией;
2) может иметь неполную информацию.
Выберите правильный ответ.
е) Об устройстве двигателя каждый водитель автомобиля:
1) должен обладать полной информацией;
2) может иметь неполную информацию.
Информация и информационные процессы. Кодирование сигнала
Кодирование сигнала – это его представление в определенной форме, удобной или пригодной для последующего использования сигнала. Говоря строже, это правило, описывающее отображение одного набора знаков в другой набор знаков. Тогда отображаемый набор знаков называется исходным алфавитом, а набор знаков, который используется для отображения, — кодовым алфавитом, или алфавитом для кодирования.
При этом кодированию подлежат как отдельные символы исходного алфавита, так и их комбинации. Аналогично для построения кода используются как отдельные символы кодового алфавита, так и их комбинации. Например, дана таблица соответствия между натуральными числами трех систем счисления, аналогичная рассмотренной ранее. Эту таблицу можно рассматривать как некоторое правило, описывающее отображение набора знаков десятичной системы счисления в двоичную и шестнадцатеричную. Тогда исходный алфавит — десятичные цифры от 0 до 9, а кодовые алфавиты — это 0 и 1 для двоичной системы; цифры от 0 до 9 и символы — для шестнадцатеричной.
Кодовой комбинацией, или, короче, кодом называется совокупность символов кодового алфавита, применяемых для кодирования одного символа (или одной комбинации символов) исходного алфавита. При этом кодовая комбинация может содержать один символ кодового алфавита. Исходным символом называется символ (или комбинация символов) исходного алфавита, которому соответствует кодовая комбинация. Например, поскольку 8 = 10002 и 8 является исходным символом, 1000 — это кодовая комбинация, или код, для числа 8. В то же время 8 — это исходный символ. Совокупность кодовых комбинаций называется кодом. Взаимосвязь символов (или комбинаций символов, если кодируются не отдельные символы) исходного алфавита с их кодовыми комбинациями составляет таблицу соответствия (или таблицу кодов).
Следует отметить, что понятие “код” омонимично: оно может употребляться и в смысле кодовой комбинации, и в приведенном выше смысле. Аналогично, понятие “кодовая комбинация” синонимично понятию “код”.
Обратная процедура получения исходных символов по кодам символов называется декодированием. Очевидно, для выполнения правильного декодирования код должен быть однозначным, т.е. одному исходному символу должен соответствовать точно один код и наоборот.
В зависимости от целей кодирования, различают следующие его виды:
- кодирование по образцу — используется всякий раз при вводе информации в компьютер для ее внутреннего представления;
- криптографическое кодирование, или шифрование, – используется, когда нужно защитить информацию от несанкционированного доступа;
- эффективное, или оптимальное, кодирование – используется для устранения избыточности информации, т.е. снижения ее объема, например, в архиваторах;
- помехозащитное, или помехоустойчивое, кодирование – используется для обеспечения заданной достоверности в случае, когда на сигнал накладывается помеха, например, при передаче информации по каналам связи.
Коды по образцу
Данный вид кодирования применяется для представления дискретного сигнала на том или ином машинном носителе.
Большинство кодов, используемых в информатике для кодирования по образцу, имеют одинаковую длину и используют двоичную систему для представления кода (и, возможно, шестнадцатеричную как средство промежуточного представления).
Рассмотрим виды таких кодов: прямые; ASCII-коды; коды Грея; коды, учитывающие частоту символов; код Штибица .
| a | 00 |
| b | 01 |
| c | 10 |
| d | 11 |
Пример 2. С помощью полученной таблицы закодировать сообщение (дискретный сигнал) «abba».
Результат: abba = 00010100.
1.6.2 ASCII-коды
Наиболее распространенным является код ASCII (American Standard Code for Information Interchange), который используется для внутреннего представления символьной информации в операционной системе MS DOS, в Блокноте операционной системы Windows’xx, а также для кодирования текстовых файлов в Интернет. Структура кода представлена в таблице (обозначения столбцов и строк выделены полужирно).
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D | E | F | |
| 0 | … | … | 0 | @ | P | ‘ | р | А | Р | а | … | … | … | р | Ё | |
| 1 | … | … | ! | 1 | A | Q | a | q | Б | С | б | … | … | … | с | ё |
| 2 | … | … | « | 2 | B | R | b | r | В | Т | в | … | … | … | т | Є |
| 3 | … | … | # | 3 | C | S | c | s | Г | У | г | … | … | … | у | є |
| 4 | … | … | $ | 4 | D | T | d | t | Д | Ф | д | … | … | … | ф | Ї |
| 5 | … | … | % | 5 | E | U | e | u | Е | Х | е | … | … | … | х | ї |
| 6 | … | … | & | 6 | F | V | f | v | Ж | Ц | ж | … | … | … | ц | Ў |
| 7 | … | … | ‘ | 7 | G | W | g | w | З | Ч | з | … | … | … | ч | ў |
| 8 | … | … | ( | 8 | H | X | h | x | И | Ш | и | … | … | … | ш | ° |
| 9 | … | … | ) | 9 | I | Y | i | y | Й | Щ | й | … | … | … | щ | ∙ |
| A | … | … | * | : | J | Z | j | z | К | Ъ | к | … | … | … | ъ | · |
| B | … | … | + | ; | K | [ | k | Л | Ы | л | … | … | … | ы | √ | |
| C | … | … | , | L | \ | l | | | М | Ь | м | … | … | … | ь | № | |
| D | … | … | — | = | M | ] | m | > | Н | Э | н | … | … | … | э | ¤ |
| E | … | … | . | > | N | ^ | n | ~ | О | Ю | о | … | … | … | ю | ■ |
| F | … | … | / | ? | O | _ | o | ¤ | П | Я | п | … | … | … | я |
Таблица кодов содержит 16 столбцов и 16 строк; каждая строка и столбец пронумерованы в шестнадцатеричной системе счисления цифрами от 0 до F. Шестнадцатеричное представление ASCII-кода складывается из номера столбца и номера строки, в которых располагается символ. Так, например, ASCII-код символа 1 есть число 3116, что по правилам перевода означает 1100012. В двоичной системе код представляется восемью разрядами, т.е. двоичный ASCII-код символа 1 есть 001100012.
Данная таблица делится на две части: столбцы с номерами от 0 до 7 составляют стандарт кода – неизменяемую часть; столбцы с номерами от 8 до F являются расширением кода и используются, в частности, для кодирования символов национальных алфавитов. В столбцах с номерами 0 и 1 находятся управляющие символы, которые используются, в частности, для управления принтером. Столбцы с номерами от 2 до 7 содержат знаки препинания, арифметических действий, некоторые служебные символы, а также заглавные и строчные буквы латинского алфавита. Расширение кода включает символы псевдографики, буквы национальных алфавитов и другие символы.
В приведенной таблице в качестве национального выбран русский алфавит. Пустые ячейки означают, что они не используются, а ячейки с многоточием содержат символы, которые умышленно не показаны.
Пример 1. С помощью таблицы ASCII-кодов закодировать сообщение «группа», используя шестнадцатеричное представление кода.
Результат: A3 E0 E3 AF AF A0 (для простоты коды символов разделены пробелами)
Коды, учитывающие частоту символов
В некоторых системах кодирования значение кода определяется частотой кодируемого символа. Как правило, такие частоты известны для букв алфавитов естественных языков, например, английского или русского, и используются уже давно при размещении клавиш клавиатуры: наиболее часто используемые буквы располагаются на клавишах в середине клавиатуры, наиболее редко используемые – на периферии, что создает удобство работы для человека.
Учет частоты символов позволяет строить “экономные” для техники коды постоянной длины. Например, условимся, что двоичная единица технически реализуется включенной лампочкой накаливания (как это и было в первых ламповых компьютерах), а двоичный ноль – выключенной лампочкой. Пусть также известны частоты букв русского алфавита, и в соответствии с этой частотой буквам назначены коды (мы умышленно задались неполным алфавитом русского языка), показанные в таблице.
| Буква | Частота | Коды |
| о | 0,090 | 0001 |
| е | 0,072 | 0010 |
| а | 0,062 | 0100 |
| и | 0,062 | 1000 |
| я | 0,018 | 0011 |
| ы | 0,016 | 0101 |
Первые четыре кода содержат по одной единице, следующие два – по две. Коды строятся с таким условием, чтобы они различались для последующего декодирования: коды, содержащие одинаковое количество единиц, различаются их позицией.
Очевидно, чем больше частота исходного символа, тем меньше в соответствующем коде единиц, т.е. тем меньше включенных лампочек применяется для представления символа в компьютере, а значит меньше тратится электроэнергии.
Код Штибица
Для внутреннего представления отрицательного числа —х в информатике традиционно используется дополнительный код, который облегчает выполнение арифметических операций над отрицательными числами (это будет рассмотрено далее).
Код Штибица (или код плюс-3) используется для кодирования десятичных чисел для простого перехода от двоичного значения числа к его дополнению.
Для построения кода Штибица используется понятие прямого целочисленного эквивалента двоичного кода – это десятичное число, соответствующее двоичному коду. Тогда код Штибица – это сдвинутый на 3 прямой код: чтобы получить представляемое данным двоичным кодом число, надо из прямого целочисленного эквивалента вычесть 3.
В таблице приведены значения кода Штибица для десятичных цифр (для сравнения также указан их прямой код).
В этом коде используется понятие взаимно дополнительных пар чисел: это такие числа, при сложении двоичных значений которых получается двоичное число, состоящее только из единиц. Примером таких пар чисел могут служить 0 и 9, 1 и 8 и т.д.
Криптографические коды
Криптографические коды используются для защиты сообщений от несанкционированного доступа, потому называются также шифрованными.
В качестве символов кодирования могут использоваться как символы произвольного алфавита, так и двоичные коды.
Существуют различные методы, рассмотрим два из них: метод простой подстановки и метод Вижинера.
Метод простой подстановки
Простейшим случаем криптографического кодирования является простая подстановка: каждому исходному символу ставится в соответствие произвольный символ кодирования из какого-либо другого алфавита или из того же исходного – получается таблица соответствия. Тогда в кодируемом сообщении выполняется замена символов в соответствии с полученной таблицей.
Пример 1. Пусть исходным является русский алфавит. Составим таблицу соответствия, используя служебные символы, знаки препинания и знаки арифметических действий из таблицы ASCII- кодов в качестве кодового алфавита:
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я Ь Ъ Ы
Тогда сообщение ИНФОРМАТИКА будет закодировано как >=_”~|!:>]! .
Данный метод кодирования является ненадежным, так как при достаточно большой выборке закодированных сообщений при известных частотах символов исходного алфавита можно с определенной долей погрешности выполнить декодирование. В самом деле, пусть есть представительная выборка закодированных русскоязычных сообщений, общее число букв в которых равно M, и известны частоты букв русского алфавита:
| Буква | Частота | Буква | Частота | Буква | Частота |
| О | 0,090 | М | 0,026 | Й | 0,010 |
| Е(Ё) | 0,072 | Д | 0,025 | Х | 0,009 |
| А | 0,062 | П | 0,023 | Ж | 0,007 |
| И | 0,062 | У | 0,021 | Ю | 0,006 |
| Т | 0,053 | Я | 0,018 | Ш | 0,006 |
| Н | 0,053 | Ы | 0,016 | Ц | 0,004 |
| С | 0,045 | З | 0,016 | Щ | 0,003 |
| Р | 0,040 | Ъ,Ь | 0,014 | Э | 0,003 |
| В | 0,038 | Б | 0,014 | Ф | 0,001 |
| Л | 0,035 | Г | 0,013 | пробелы и знаки препинания | 0,175 |
| К | 0,028 | Ч | 0,012 |
Можно рассчитать частоту каждого символа s – fS :
где mS – количество символов S в сообщениях.
Тогда получив частоты и сопоставив их с приведенной таблицей, можно определить исходный текст.
Пример 2. Пусть есть закодированное сообщение из примера 1: >=_”~|!:>]!. Известно, что до кодирования оно было составлено из букв русского алфавита. Требуется декодировать его, используя в качестве представительной выборки закодированных русскоязычных текстов настоящее учебное пособие, предварительно выполнив все замены русских букв символами из таблицы соответствия примера 1.
Воспользуемся встроенными средствами текстового процессора WINWORD для определения требуемых статистических данных.
Так определим, что общее число символов М в учебном пособии на момент подготовки данного примера составляет 275979.
Определяем, сколько раз встречаются интересующие нас символы из закодированного сообщения — ms:
| символ s | > | = | _ | « | ~ | | | ! | : | ] |
| ms | 18716 | 14396 | 1436 | 22027 | 12058 | 8503 | 16835 | 13426 | 6592 |
Это позволяет рассчитать частоты символов fs по приведенной выше формуле:
| символ s | > | = | _ | « | ~ | | | ! | : | ] |
| fs | 0,068 | 0,052 | 0,005 | 0,078 | 0,044 | 0,031 | 0,061 | 0,049 | 0,024 |
Сопоставим полученные данные с приведенной выше таблицей частот символов. Наиболее близкие по значению символы для полученных частот показаны ниже:
| символ s | > | = | _ | « | ~ | | | ! | : | ] |
| подходящий символ | Е,А.И | Т,Н | Ю,Ш,Ц | Е,О | С,Р | Л,К | А,И | Т,Н,С | Д,П |
Таким образом, кодовые символы из закодированного сообщения могут быть заменены символами из соответствующего множества подходящих символов.
Если построить все возможные сочетания символов из указанных множеств, там будет, в частности и сочетание вида И Н * О Р * А Т И * А, где знак * означает любой символ из соответствующего, определенного выше, множества исходных символов (в случае * декодирование, очевидно, выполнено неверно). Если предъявить полученную строку человеку или автомату, способному распознать русское слово, зашифрованное сообщение можно считать декодированным.
Очевидно, декодирование также возможно при известной таблице соответствия.
Метод Вижинера
Разрушить статистические зависимости в закодированных сообщениях и тем самым повысить надежность кодирования можно с помощью метода Вижинера. Алгоритм применения этого метода приведен ниже:
1) символы исходного алфавита нумеруются, начиная с нуля, например:
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я Ь Ъ Ы
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Получают таблицу соответствия;
2) задаются ключом кодирования – словом в исходном алфавите, например, АСУ;
3) выписывают сообщение, подлежащее кодированию, например, пусть это будет сообщение ИНФОРМАТИКА, и выполняют следующие шаги:
а) под каждым его символом записывают порядковый номер из таблицы соответствия:
И Н Ф О Р М А Т И К А
8 12 19 13 15 11 0 17 8 9 0
б) под сообщением выписывают ключевое слово, а под символами ключа выписывают их порядковые номера из таблицы соответствия:
А С У А С У А С У А С
0 16 18 0 16 18 0 16 18 0 16
в) порядковые номера символов складываются по модулю, равному числу символов исходного алфавита (в нашем случае – 31):
8 28 6 13 0 29 0 2 26 9 16
Напомним, что сложение по модулю (обозначается ⊕) выполняется без переноса единицы переноса в старший разряд. Так мы получили при сложении по модулю 31, например, чисел 17 и 16 (сумма равна 33, что на 2 превышает модуль 31) значение 2;
4) полученный числовой ряд преобразуется в символы исходного алфавита по таблице соответствия. Так имеем:
И Ь Ж О А Ъ А В Ю К С.
Очевидно, что статистика не поможет декодировать это сообщение, поскольку повторяются совсем не те символы, что в исходном сообщении.
Для декодирования подобных сообщений требуется таблица соответствия и ключ. Тогда выполняют описанные выше процедуры кодирования в обратном порядке. Сложность может представлять только операция вычитания с учетом модуля. При этом следует помнить, что не должны получаться отрицательные значения. Если такое происходит, нужно занять число, соответствующее модулю.
Пример 1. Декодировать сообщение И Ь Ж О А Ъ А В Ю К С, задавшись ключом АСУ и зная таблицу соответствия.
а) выписываем под закодированным сообщением порядковые номера символов из таблицы соответствия (см. выше):
И Ь Ж О А Ъ А В Ю К С
8 28 6 13 0 29 0 2 26 9 16
б) выписываем под сообщением ключ с порядковыми номерами символов:
А С У А С У А С У А С
0 16 18 0 16 18 0 16 18 0 16
в) вычитаем с учетом модуля 31 из чисел в закодированном сообщении числа для ключа:
8 12 19 13 15 11 0 17 8 9 0
г) преобразуем числа в символы по таблице соответствия:
И Н Ф О Р М А Т И К А
При декодировании возникла сложность в получении кодов символов Т, Ф, Р. В самом деле, при вычитании из 2 числа 16 получалось –14. Тогда к 2 прибавили модуль 31, получили 33 и уже из 33 вычли 16. Получили 17 – порядковый номер символа Т. Аналогично поступили и с символами Ф и Р.
Методы эффективного кодирования естественно-языковых текстов
Наиболее распространенным и эффективным является адаптивный алгоритм, который в литературе называется также алгоритмом Зива (по имени его разработчика) или алгоритмом с указателями назад (или вперед).
В соответствии с этим алгоритмом в исходном тексте ищутся повторяющиеся фрагменты, каждый последующий из которых заменяется указателем на такой же фрагмент, который встречался ранее в начале (указатель назад) или в конце (указатель вперед) текста. В первом случае текст просматривается от начала к концу, во втором – от конца к началу.
Например, пусть задан исходный текст:
«информатика изучает способы обработки информации».
В этом тексте дважды повторяются фрагменты «информа» длиной 7 символов (они выделены жирным стилем). Построим эффективно закодированный текст:
а) с указателями назад. Текст просматривается от начала к концу и специальный механизм определяет, что повторно встречается указанный выше фрагмент. Алгоритм строит адресный указатель взамен этого фрагмента со структурой: количество символов, которые надо отсчитать в обратном направлении к началу первого вхождения фрагмента, и длина фрагмента. Таким образом, для нашего примера имеем текст размером 38 символов:
«информатика изучает способы обработки 38/7ции»,
где знак / играет роль разделителя.
б) с указателями вперед. Текст просматривается от конца к началу и специальный механизм определяет, что повторно встречается указанный выше фрагмент. Алгоритм строит адресный указатель взамен этого фрагмента со структурой: количество символов, которые надо отсчитать в обратном направлении к началу первого вхождения фрагмента, и длина фрагмента.
Таким образом, для нашего примера имеем текст длиной 31 символ:
«31/7тика изучает способы обработки информации».
Очевидно, в обоих случаях полученный результат короче исходного текста.
Кодирование текстовой информации
В настоящее время большая часть пользователей при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др. Подсчитаем сколько всего символов и какое количество бит нам нужно.
10 цифр, 12 знаков препинания, 15 знаков арифметических действий, буквы русского и латинского алфавита, ВСЕГО: 155 символов, что соответствует 8 бит информации.
Единицы измерения информации.
1 байт = 8 бит
1 Кбайт = 1024 байтам
1 Мбайт = 1024 Кбайтам
1 Гбайт = 1024 Мбайтам
1 Тбайт = 1024 Гбайтам
Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.
Необходимо помнить, что в настоящее время для кодировки русских букв используют пять различных кодовых таблиц (КОИ — 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты, закодированные при помощи одной таблицы не будут правильно отображаться в другой.
Основным отображением кодирования символов является код ASCII — American Standard Code for Information Interchange- американский стандартный код обмена информацией, который представляет из себя таблицу 16 на 16, где символы закодированы в шестнадцатиричной системе счисления.
Кодирование графической информации
Растровое изображение.
При помощи увеличительного стекла можно увидеть, что черно-белое графическое изображение, например из газеты, состоит из мельчайших точек, составляющих определенный узор — растр. Точность передачи рисунка зависит от количества точек и их размера. После разбиения рисунка на точки, начиная с левого угла, двигаясь по строкам слева направо, можно кодировать цвет каждой точки. Далее одну такую точку будем называть пикселем (происхождение этого слова связано с английской аббревиатурой «picture element» — элемент рисунка).
Объем растрового изображения определяется умножением количества пикселей (на информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора. Чем она выше, то есть больше количество строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения. В современных ПК в основном используют следующие разрешающие способности экрана: 640 на 480, 800 на 600, 1024 на 768 и 1280 на 1024 точки. Так как яркость каждой точки и ее линейные координаты можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что этот метод кодирования позволяет использовать двоичный код для того чтобы обрабатывать графические данные.
Если говорить о черно-белых иллюстрациях, то, если не использовать полутона, то пиксель будет принимать одно из двух состояний: светится (белый) и не светится (черный). А так как информация о цвете пикселя называется кодом пикселя, то для его кодирования достаточно одного бита памяти: 0 — черный, 1 — белый.
Для кодирования цветных графических изображений Применяют несколько систем кодирования: HSB, RGB и CMYK. Первая цветовая модель проста и интуитивно понятна, т. е. удобна для человека, вторая наиболее удобна для компьютера, а последняя модель CMYK-для типографий.
Рассотрим принцип RGB
Двоичный код восьмицветной палитры.
640х480х3=921600бит=115200байт=112,5К
Векторное и фрактальное изображения.
Векторное изображение — это графический объект, состоящий из элементарных отрезков и дуг.
Базовым элементом изображения является линия. Как и любой объект, она обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной., цветом, начертанием (пунктирная, сплошная). Замкнутые линии имеют свойство заполнения (или другими объектами, или выбранным цветом). Все прочие объекты векторной графики составляются из линий.
Фрактальная графика основывается на математических вычислениях, как и векторная. Но в отличии от векторной ее базовым элементом является сама математическая формула. Это приводит к тому, что в памяти компьютера не хранится никаких объектов и изображение строится только по уравнениям. При помощи этого способа можно строить простейшие регулярные структуры, а также сложные иллюстрации, которые иммитируют ландшафты.