сколько бит информации необходимо для кодирования одной буквы

Сколько бит информации необходимо для кодирования одной буквы

Каждый сотрудник предприятия получает электронный пропуск, на котором записаны личный код сотрудника, код подразделения и некоторая дополнительная информация. Личный код состоит из 20 букв. Для формирования кодов используется 14 различных букв, каждая из которых может быть заглавной или строчной. Для записи кода на пропуске отведено минимально возможное целое число байт. При этом используют посимвольное кодирование, все символы кодируют одинаковым минимально возможным количеством бит. Код подразделения — целое четырёхзначное число, он записан на пропуске как двоичное число и занимает минимально возможное целое число байт. Всего на пропуске хранится 30 байт данных. Сколько байт выделено для хранения дополнительных сведений об одном сотруднике? В ответе запишите только целое число — количество байт.

k бит позволяют кодировать 2 k символов, поэтому для кодирования 28-символьного алфавита требуется 5 бит (ведь . Для хранения 20 символов требуется бит. Минимальное количество байт, вмещающее в себя 100 бит — 13 байт (104 бит). Номер подразделения можно закодировать 2 байтами, поскольку в 1 байт помещаются только числа от 0 до 255.

Для хранения данных об одном сотруднике требуется 30 байт данных. Из них 13 байт отводится на хранение личного кода, ещё 2 байта требуется для хранения номера подразделения. Следовательно, для хранения дополнительных сведений о сотруднике отводится 15 байт.

Источник

Компьютерная грамотность с Надеждой

Заполняем пробелы – расширяем горизонты!

Двоичное кодирование текстовой информации и таблица кодов ASCII

Минимальные единицы измерения информации – это бит и байт.

Один бит позволяет закодировать 2 значения (0 или 1).

Используя два бита, можно закодировать 4 значения: 00, 01, 10, 11.

Тремя битами кодируются 8 разных значений: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111.

Сколько значений можно закодировать с помощью нуля и единицы

Из приведенных примеров видно, что добавление одного бита увеличивает в 2 раза то количество значений, которое можно закодировать:

1 бит кодирует –> 2 разных значения (2 1 = 2),

2 бита кодируют –> 4 разных значения (2 2 = 4),

3 бита кодируют –> 8 разных значений (2 3 = 8),

4 бита кодируют –> 16 разных значений (2 4 = 16),

5 бит кодируют –> 32 разных значения (2 5 = 32),

6 бит кодируют –> 64 разных значения (2 6 = 64),

7 бит кодируют –> 128 разных значения (2 7 = 128),

8 бит кодируют –> 256 разных значений (2 8 = 256),

9 бит кодируют –> 512 разных значений (2 9 = 512),

10 бит кодируют –> 1024 разных значений (2 10 = 1024).

Мы помним, что в одном байте не 9 и не 10 бит, а всего 8. Следовательно, с помощью одного байта можно закодировать 256 разных символов. Как Вы думаете, много это или мало? Давайте посмотрим на примере кодирования текстовой информации.

Как происходит кодирование текстовой информации

В русском языке 33 буквы и, значит, для их кодирования надо 33 байта. Компьютер различает большие (заглавные) и маленькие (строчные) буквы, только если они кодируются различными кодами. Значит, чтобы закодировать большие и маленькие буквы русского алфавита, потребуется 66 байт.

А дальше дело осталось за малым. Надо сделать так, чтобы все люди на Земле договорились между собой о том, какие именно коды (с 0 до 255, т.е. всего 256) присвоить символам. Допустим, все люди договорились, что код 33 означает восклицательный знак (!), а код 63 – вопросительный знак (?). И так же – для всех применяемых символов. Тогда это будет означать, что текст, набранный одним человеком на своем компьютере, всегда можно будет прочитать и распечатать другому человеку на другом компьютере.

Таблица ASCII

Такая всеобщая договоренность об одинаковом использовании чего-либо называется стандартом. В нашем случае стандарт должен представлять из себя таблицу, в которой зафиксировано соответствие кодов (с 0 до 255) и символов. Подобная таблица называется таблицей кодировки.

Но не всё так просто. Ведь символы, которые хороши, например, для Греции, не подойдут для Турции потому, что там используются другие буквы. Аналогично то, что хорошо для США, не подойдет для России, а то, что подойдет для России, не годится для Германии.

Поэтому приняли решение разделить таблицу кодов пополам.

Первые 128 кодов (с 0 до 127) должны быть стандартными и обязательными для всех стран и для всех компьютеров, это – международный стандарт.

А со второй половиной таблицы кодов (с 128 до 255) каждая страна может делать все, что угодно, и создавать в этой половине свой стандарт – национальный.

Первую (международную) половину таблицы кодов называют таблицей ASCII, которую создали в США и приняли во всем мире.

За вторую половину кодовой таблицы (с 128 до 255) стандарт ASCII не отвечает. Разные страны создают здесь свои национальные таблицы кодов.

Может быть и так, что в пределах одной страны действуют разные стандарты, предназначенные для различных компьютерных систем, но только в пределах второй половины таблицы кодов.

Коды из международной таблицы ASCII

0-31 – Особые символы, которые не распечатываются на экране или на принтере. Они служат для выполнения специальных действий, например, для «перевода каретки» – перехода текста на новую строку, или для «табуляции» – установки курсора на специальные позиции в строке текста и т.п.

32 – Пробел, который является разделителем между словами. Это тоже символ, подлежащий кодировке, хоть он и отображается в виде «пустого места» между словами и символами.

33-47 – Специальные символы (круглые скобки и пр.) и знаки препинания (точка, запятая и пр.).

48-57 – Цифры от 0 до 9.

58-64 – Математические символы: плюс (+), минус (-), умножить (*), разделить (/) и пр., а также знаки препинания: двоеточие, точка с запятой и пр.

65-90 – Заглавные (прописные) английские буквы.

91-96 – Специальные символы (квадратные скобки и пр.).

97-122 – Маленькие (строчные) английские буквы.

123-127 – Специальные символы (фигурные скобки и пр.).

За пределами таблицы ASCII, начиная с цифры 128 по 159, идут заглавные (прописные) русские буквы. А с цифры 160 по 170 и с 224 по 239 – маленькие (строчные) русские буквы.

Кодировка слова МИР

Пользуясь показанной кодировкой, мы можем представить себе, как компьютер кодирует и затем воспроизводит. Например, рассмотрим слово МИР (заглавными буквами). Это слово представляется тремя кодами:
букве М соответствует код 140 (по национальной российской системе кодировки),
для буквы И – это код 136 и
буква Р – это 144.

Но как уже говорилось ранее, компьютер воспринимает информацию только в двоичном виде, т.е. в виде последовательности нулей и единиц. Каждый байт, соответствующий каждой букве слова МИР, содержит последовательность из восьми нулей и единиц. Используя правила перевода десятичной информации в двоичную, можно заменить десятичные значения кодов букв на их двоичные аналоги.

Десятичной цифре 140 соответствует двоичное число 10001100. Это можно проверить, если сделать следующие вычисления: 2 7 + 2 3 +2 2 = 140. Степень, в которую возводится каждая «двойка» – это номер позиции двоичного числа 10001100, в которой стоит «1». Причем позиции нумеруются справа налево, начиная с нулевого номера позиции: 0, 1, 2 и т.д.

Более подробно о переводе чисел из одной системы счисления в другую можно узнать, например, из учебников по информатике или через Интернет.

Аналогичным образом можно убедиться, что цифре 136 соответствует двоичное число 10001000 (проверка: 2 7 + 2 3 = 136). А цифре 144 соответствует двоичное число 10010000 (проверка: 2 7 + 2 4 = 144).

Таким образом, в компьютере слово МИР будет храниться в виде следующей последовательности нулей и единиц (бит): 10001100 10001000 10010000.

Разумеется, что все показанные выше преобразования данных производятся с помощью компьютерных программ, и они не видны пользователям. Они лишь наблюдают результаты работы этих программ, как при вводе информации с помощью клавиатуры, так и при ее выводе на экран монитора или на принтер.

Неужели нужно знать все коды?

Следует отметить, что на уровне изучения компьютерной грамотности пользователям компьютеров не обязательно знать двоичную систему счисления. Достаточно иметь представление о десятичных кодах символов.

Только системные программисты на практике используют двоичную, шестнадцатеричную, восьмеричную и иные системы счисления. Особенно это важно для них, когда компьютеры выводят сообщения об ошибках в программном обеспечении, в которых указываются ошибочные значения без преобразования в десятичную систему.

Упражнения по компьютерной грамотности, позволяющие самостоятельно увидеть и почувствовать описанные системы кодировок, приведены в статье «Проверяем, кодирует ли компьютер текст?»

Источник

Презентация к уроку

Цель урока: закрепление навыков решения задач с помощью алфавитного и содержательного подходов.

Задачи урока:

Тип урока: Комбинированный урок. Работа в группах.

Формы учебной деятельности учащихся: индивидуальная, групповая.

Средства обучения: компьютерный класс, интерактивная доска.

План урока:

Ход урока

Мотивация. Определение цели и задач урока.

В настоящее время на экзаменах по информатике, в том числе ЕГЭ (часть А, B) есть много заданий по теме “Определение количества информации”. Цель данного урока – закрепление навыков решения задач с помощью алфавитного и содержательного подходов.

Для того чтобы хорошо понять решение задач на нахождение количества информации, необходимо прорешать задачи разного типа. Для этого давайте вспомним…

Актуализация опорных знаний (повторение).

Чем отличается алфавитный и содержательный подходы для определения количества информации? (При алфавитном подходе рассматривается текст как совокупность символов, а при содержательном – содержание происходящих событий. Первый подход более объективен, так как позволяет избежать двусмысленности происходящих событий.). При содержательном подходе рассматриваются равновероятностные события, поэтому для решения задач необходимо знать количество всех возможных событий. Для нахождения количества информации с использованием алфавитного подхода необходимо знать мощность используемого алфавита. Так как определяем информационную емкость не одного символа, а нескольких взаимосвязанных символов в слове, предложении, тексте, то необходимо знать и количество символов в слове.

Совместное решение задач.

Давайте решим несколько задач по данной теме.

1. Сообщение, записанное буквами 64-символьного алфавита, содержит 20 символов. Какой объем информации оно несет?

Решение:

Один символ алфавита несет в себе 6 бит информации (2^6=64),
Соответственно сообщение из 20 символов несет 6 х 20 = 120 бит.
Ответ: 120 бит.

2. Жители планеты Принтер используют алфавит из 256 знаков, а жители планеты Плоттер — из 128 знаков. Для жителей какой планеты сообщение из 10 знаков несет больше информации и на сколько?

Решение:

Один символ алфавита жителей планеты Принтер несет в себе 8 бит информации (2^8=256), а жителей планеты Плоттер — 7 бит информации (2^7=128). Соответственно сообщение из 10 знаков для жителей Принтер несет 10 х 8 = 80 бит, а для жителей Плоттер — 10 х 7 = 70 бит
80 — 70 = 10 бит.
Ответ: Больше для жителей Принтер на 10 бит.

3. Для кодирования нотной записи используется 7 значков-нот. Каждая нота кодируется одним и тем же минимально возможным количеством бит. Чему равен информационный объем сообщения, состоящего из 180 нот?

Решение:

Физминутка

(дети сели ровно, расслабились, закрыли глаза, звучит спокойная музыка, учитель комментирует):

Более тысячи биологически активных точек на ухе известно в настоящее время, поэтому, массируя их, можно опосредованно воздействовать на весь организм. Нужно стараться так помассировать ушные раковины, чтобы уши «горели». Давайте выполним несколько массажных движений:

Далее массажируем определенные места на голове, что активизирует кровообращение в кончиках пальчиков, предотвращает застой крови не только в руках, но и во всем теле, так как кончики пальцев непосредственно связаны с мозгом. Массаж проводится в следующей последовательности:

Нужно помнить, что любое упражнение может принести пользу, не оказать никакого воздействия, принести вред. Поэтому нужно выполнять его очень старательно, обязательно в хорошем настроении.

Организация групповой работы, определение групп.

Размещение обучающихся за компьютеры, где у всех открыто задание (Презентация задач) не более 3 человек за каждый ПК. С собой дети берут только тетрадь и ручку для решения. Здесь необходимо объяснить, что в презентации нужно будет ориентироваться по ссылкам, в том числе и выбрав правильный вариант ответа, всего задач – 5 (по 3 минуты на задачу). В конце автоматически выйдет результат на экран монитора в виде отметки за урок. Детей можно ознакомить с критериями выставления отметок за решение данного типа задач:

1 верная задача – отметка «2»
2 верные задачи – отметка «3»
3 верные задачи – отметка «4»
4 верные задачи – отметка «4»
5 верных задач – отметка «5».

Совместное обсуждение типичных ошибок.

– проверка, разрешение вопросов по решению задач:

1. Сколько информации несет сообщение о том, что было угадано число в диапазоне целых чисел от 684 до 811?

Решение:

811-684=128 (включая число 684), N=128, i=7 бит (2^7=128).
Ответ: 7 бит информации.

2. В некоторой стране автомобильный номер длиной 7 символов составляется из заглавных букв (всего используется 26 букв) и десятичных цифр в любом порядке. Каждый символ кодируется одинаковым и минимально возможным количеством бит, а каждый номер – одинаковым и минимально возможным количеством байт. Определите объем памяти, необходимый для хранения 20 автомобильных номеров.

Решение:

всего используется 26 букв + 10 цифр = 36 символов для кодирования 36 вариантов необходимо использовать 6 бит, так как 2^5=32 15.03.2011

Источник

Краткое объяснение кодирования текстовой информации. Информатика

Содержание:

Кодирование текстовой информации — очень распространенное явление. Один и тот же текст может быть закодирован в нескольких форматах. Принято считать, что кодирование текстовой информации появилось с приходом компьютеров. Это и так и не так одновременно. Кодировка в том виде, в котором мы ее знаем, действительно к нам пришла с приходом компьютеров. Но над самим процессом кодирования люди бьются уже много сотен лет. Ведь, по большому счету, сама письменность уже является способом закодировать человеческую речь, для ее дальнейшего использования. Вот и получается, что любая окружающая нас информация никогда не бывает представленной в чистом виде, потому что она уже каким-то образом закодирована. Но сейчас не об этом.

Кодирование текстовой информации

Самый распространенный способ кодирования текстовой информации — это ее двоичное представление, которое сплошь и рядом используется в каждом компьютере, роботе, станке и т. д. Все кодируется в виде слов в двоичном представлении.

Сама технология двоичного представления информации зародилась еще задолго до появления первых компьютеров. Среди первых устройств, которые использовали двоичный метод кодирования, был аппарат Бодо — телеграфный аппарат, который кодировал информацию в 5 битах в двоичном представлении. Суть кодировки заключалась в простой последовательности электрических импульсов:

В компьютерный мир такая кодировка пришла вместе с персонализацией самих компьютеров. То есть в первых компьютерах не было такой кодировки. Но как только компьютеры стали уходить «в массы», то резко обнаружилась потребность обрабатывать компьютерами большое количество именно текстовой информации, которую нужно было как-то кодировать. Тенденция обрабатывать большое количество текстовой информации сохранилась и в современных устройствах.

Так получилось, что двоичное кодирование в компьютерах связано только с двумя символами «0» и «1», которые выстраиваются в определенной логической последовательности. А сам язык подобной кодировки стал называться машинным.

Кодирование текстовой информации и компьютеры

Для справки. Есть уникальный язык программирования, который в качестве своих операторов использует только пробелы, табуляции и переносы строки. Практического применения этот язык не имеет, но он есть.

Мы вводим текст в компьютер при помощи клавиатуры, символы которой мы прекрасно понимаем. Нажимая на какую-то букву, мы отправляем в оперативную память компьютера двоичное представление нажатых клавиш. Каждый отдельный символ будет представлен 8-битной кодировкой. Например буква «А» — это «11000000». Получается, что один символ — это 1 байт или 8 бит. При такой кодировке, путем нехитрых подсчетов можно посчитать, что мы можем зашифровать 256 символов. Для кодирования текстовой информации данного количества символов более чем предостаточно.

Кодирование текстовой информации в компьютерных устройствах сводится к тому, что каждому отдельному символу присваивается уникальное десятичное значение от 0 и до 255 или его эквивалент в двоичной форме от 00000000 и до 11111111. Люди могут различать символы по их внешнему виду, а компьютерное устройство только по их уникальному коду.

Рассмотрите, как происходит процесс. Мы нажимаем нужный нам символ на клавиатуре, ориентируясь на их внешний вид. В оперативную память компьютера он попадает в двоичном представлении, а когда компьютер его выводит нам на экран, то происходит процесс декодирования, чтобы мы увидели знакомый нам символ.

Кодирование текстовой информации и таблицы кодировок

Таблица кодировки — это место, где прописано какому символу какой код относится. Все таблицы кодировки являются согласованными — это нужно, чтобы не возникало путаницы между документами, закодированными по одной таблице, но на разных устройствах.

На сегодняшний день существует множество таблиц кодировок. Из-за этого часто возникают проблемы с переносом текстовых документов между устройствами. Так получается, что если текстовая информация была закодирована по одной какой-то таблице, то и раскодирована она может быть только по этой таблице. Если попытаться раскодировать другой таблицей, то в результате получим только набор непонятных символов, но никак не читабельный текст.

Источник

Сколько бит информации необходимо для кодирования одной буквы

Тема: Вычисление информационного объема сообщения.

· с помощью K бит можно закодировать Q=2 k различных вариантов (чисел)

· таблица степеней двойки, она же показывает, сколько вариантов Q можно закодировать с помощью K бит:

· при измерении количества информации принимается, что в одном байте 8 бит, а в одном килобайте (1 Кбайт) – 1024 байта, в мегабайте (1 Мбайт) – 1024 Кбайта [i]

· чтобы найти информационный объем сообщения (текста) I, нужно умножить количество символов (отсчетов) N на число бит на символ (отсчет) K: I=N*K

· две строчки текста не могут занимать 100 Кбайт в памяти

· мощность алфавита M – это количество символов в этом алфавите

· если алфавит имеет мощность M, то количество всех возможных «слов» (символьных цепочек) длиной N (без учета смысла) равно Q=M N ; для двоичного кодирования (мощность алфавита M – 2 символа) получаем известную формулу: Q=2 N

Пример задания:

Для регистрации на сайте некоторой страны пользователю требуется придумать пароль. Длина пароля – ровно 11 символов. В качестве символов используются десятичные цифры и 12 различных букв местного алфавита, причём все буквы используются в двух начертаниях: как строчные, так и заглавные (регистр буквы имеет значение!).

Под хранение каждого такого пароля на компьютере отводится минимально возможное и одинаковое целое количество байтов, при этом используется посимвольное кодирование и все символы кодируются одинаковым и минимально возможным количеством битов.

Определите объём памяти, который занимает хранение 60 паролей.

1) 540 байт 2) 60 0 байт 3) 66 0 б ай т 4) 720 байт

1) согласно условию, в пароле можно использовать 10 цифр (0..9) + 12 заглавных букв местного алфавита + 12 строчных букв, всего 10 + 12 + 12 = 34 символа

2) для кодирования 34 символов нужно выделить 6 бит памяти (5 бит не хватает, они позволяют закодировать только 2 5 = 32 варианта)

3) для хранения всех 11 символов пароля нужно 11 × 6 = 66 бит

4) поскольку пароль должен занимать целое число байт, берем ближайшее большее (точнее, не меньшее) значение, которое кратно 8: это 72 = 9 × 8; то есть один пароль занимает 9 байт

5) тогда 60 паролей занимают 9 × 60 = 540 байт

· часто забывают, что пароль должен занимать ЦЕЛОЕ число байт

Ещё пример задания:

В велокроссе участвуют 119 спортсменов. Специальное устройство регистрирует прохождение каждым из участников промежуточного финиша, записывая его номер с использованием минимально возможного количества бит, одинакового для каждого спортсмена. Каков информационный объем сообщения, записанного устройством, после того как промежуточный финиш прошли 70 велосипедистов?

1) 70 бит 2) 70 байт 3) 490 бит 4) 119 байт

7) велосипедистов было 119, у них 119 разных номеров, то есть, нам нужно закодировать 119 вариантов

8) по таблице степеней двойки находим, что для этого нужно минимум 7 бит (при этом можно закодировать 128 вариантов, то есть, еще есть запас); итак, 7 бит на один отсчет

9) когда 70 велосипедистов прошли промежуточный финиш, в память устройства записано 70 отсчетов

10) поэтому в сообщении 70*7 = 490 бит информации (ответ 3).

· дано число, которое есть в условии (неверные ответы 70 бит, 70 байт, 119 байт), чтобы сбить случайное угадывание

· указано правильное число, но другие единицы измерения (мог быть вариант 490 байт)

· расчет на невнимательное чтение условия: можно не заметить, что требуется определить объем только 70 отсчетов, а не всех 119 (мог быть вариант 119*7=833 бита)

Еще пример задания:

Объем сообщения, содержащего 4096 символов, равен 1/512 части Мбайта. Какова мощность алфавита, с помощью которого записано это сообщение?

1) 8 2) 16 3) 4096 4) 16384

Большие числа. Что делать?

Обычно (хотя и не всегда) задачи, в условии которых даны большие числа, решаются достаточно просто, если выделить в этих числах степени двойки. На эту мысль должны сразу наталкивать такие числа как

Нужно помнить, что соотношение между единицами измерения количества информации также представляют собой степени двойки:

1 байт = 8 бит = 2 3 бит,

1 Кбайт = 1024 байта = 2 10 байта

= 2 10 · 2 3 бит = 2 13 бит,

1 Мбайт = 1024 Кбайта = 2 10 Кбайта

= 2 10 · 2 10 байта = 2 20 байта

= 2 20 · 2 3 бит = 2 23 бит.

Правила выполнения операций со степенями:

· при умножении степени при одинаковых основаниях складываются

· … а при делении – вычитаются:

1) в сообщении было 4096 = 2 12 символов

1/512 Мбайта = 2 23 / 512 бита = 2 23 / 2 9 бита = 2 14 бита (= 16384 бита!)

3) место, отведенное на 1 символ:

2 14 бита / 2 12 символов = 2 2 бита на символ = 4 бита на символ

4) 4 бита на символ позволяют закодировать 2 4 = 16 разных символов

5) поэтому мощность алфавита – 16 символов

6) правильный ответ – 2.

· дано число, которое есть в условии (неверный ответ 4096), чтобы сбить случайное угадывание

· расчет на то, что увидев «правильное» число в ходе вычислений, учащийся не будет доводить расчет до конца (неверный ответ 16384)

· легко запутаться, если выполнять вычисления «в лоб», не через степени двойки

Решение (вариант 2, предложен В.Я. Лаздиным):

1 /512 Мбайт = 1024 /512 Кбайт = 2 Кбайт = 2048 байт

2) на 1 символ приходится 2048 байт / 4096 = 1/2 байта = 4 бита

3) 4 бита на символ позволяют закодировать 2 4 = 16 разных символов

4) поэтому мощность алфавита – 16 символов

5) правильный ответ – 2.

· не всегда удобно работать с дробными числами (1/2 байта)

· метод разработан специально для этой задачи, где он хорошо работает; в других задачах может быть не так гладко

Еще пример задания:

В зоопарке 32 обезьяны живут в двух вольерах, А и Б. Одна из обезьян заболела. Сообщение «Заболевшая обезьяна живет в вольере А» содержит 4 бита информации. Сколько обезьян живут в вольере Б?

1) 4 2) 16 3) 28 4) 30

1) информация в 4 бита соответствует выбору одного из 16 вариантов, …

2) … поэтому в вольере А живет 1/16 часть всех обезьян (это самый важный момент!)

3) всего обезьян – 32, поэтому в вольере А живет

4) поэтому в вольере Б живут все оставшиеся

· неверный ответ 1 (4 обезьяны) сбивает случайное угадывание «в лоб», по исходным данным

· можно сделать неверный вывод о том, что в вольере А живет 4 обезьяны (столько же, сколько бит информации мы получили), следовательно, в вольере Б живут оставшиеся 28 обезьян (неверный ответ 3)

· после п. 1 можно сделать (неверный) вывод о том, что в вольере А живет 16 обезьян, следовательно, в вольере Б – тоже 16 (неверный ответ 2)

1) обезьяна-альбинос может жить в вольере А (событие 1) или в вольере Б (событие 2)

2) по формуле Шеннона количество информации в сообщении о произошедшем событии с номером i равно

3) у нас не было никакой предварительной информации о том, где живет альбинос, поэтому можно считать, что вероятность определяется количеством обезьян в вольере – если вероятность равна 1/16, то в вольере живет 1/16 часть всех обезьян:

6) поэтому в вольере Б живут все оставшиеся

7) правильный ответ – 4.

Еще пример задания:

В корзине лежат 32 клубка шерсти, из них 4 красных. Сколько бит информации несет сообщение о том, что достали клубок красной шерсти?

1) красные клубки шерсти составляют 1/8 от всех, …

2) поэтому сообщение о том, что первый вынутый клубок шерсти – красный, соответствует выбору одного из 8 вариантов

3) выбор 1 из 8 вариантов – это информация в 3 бита (по таблице степеней двойки)

4) правильный ответ – 2.

Решение (вариант 2, использование формулы Шеннона):

1) красные клубки шерсти составляют 1/8 от всех, поэтому вероятность p_k того, что первый вынутый клубок шерсти – красный, равна 1/8

2) по формуле Шеннона находим количество информации в битах:

3) правильный ответ – 2.

Еще пример задания:

В некоторой стране автомобильный номер длиной 7 символов составляется из заглавных букв (всего используется 26 букв) и десятичных цифр в любом порядке. Каждый символ кодируется одинаковым и минимально возможным количеством бит, а каждый номер – одинаковым и минимально возможным количеством байт. Определите объем памяти, необходимый для хранения 20 автомобильных номеров.

1) 20 байт 2) 105 байт 3) 120 байт 4) 140 байт

1) всего используется 26 букв + 10 цифр = 36 символов

3) таким образом, на каждый символ нужно 6 бит (минимально возможное количество бит)

4) полный номер содержит 7 символов, каждый по 6 бит, поэтому на номер требуется 6*7=42 бита

5) по условию каждый номер кодируется целым числом байт (в каждом байте – 8 бит), поэтому требуется 6 байт на номер (5*8=40

6) на 20 номеров нужно выделить 20*6=120 байт

7) правильный ответ – 3.

· неверный ответ 1 (20 байт) сбивает случайное угадывание «в лоб», по исходным данным

· если не обратить внимание на то, что каждый номер кодируется целым числом БАЙТ, получаем неверный ответ 2 (20*42=105*8 бит = 105 байт)

· если по невнимательности считать, что каждый СИМВОЛ кодируется целым числом байт, получаем 7 байт на символ и всего 140 байт (неверный ответ 4)

· если «забыть» про цифры, получим всего 26 символов, 5 бит на символ, 35 бит (5 полных байт) на каждый номер и неверный ответ 100 байт (на 20 номеров)

Еще пример задания:

Какое наименьшее число символов должно быть в алфавите, чтобы при помощи всевозможных трехбуквенных слов, состоящих из символов данного алфавита, можно было передать не менее 9 различных сообщений?

1) здесь используется только одна формула: если алфавит имеет мощность M, то количество всех возможных «слов» длиной N равно Q=M N

2) в данном случае нужно закодировать 9 сигналов (Q>=9) с помощью трехбуквенных слов (N=3)

3) таким образом, нужно найти наименьшее целое M, такое что Q=M 3 >= 9 (куб числа не меньше 9)

5) таким образом, правильный ответ – 3.

· нас интересуют только трехбуквенные слова (одно- и двухбуквенные слова учитывать не нужно)

Еще пример задания:

Каждая ячейка памяти компьютера, работающего в троичной системе счисления, может принимать три различных значения (-1, 0, 1). Для хранения некоторой величины отвели 4 ячейки памяти. Сколько различных значений может принимать эта величина?

1) непривычность этой задачи состоит в том, что используется троичная система

2) фактически мы имеем дело с языком, алфавит которого содержит M=3 различных символа

3) поэтому количество всех возможных «слов» длиной N равно Q=3 N

4) для N= 4 получаем Q=3 4 =81

5) таким образом, правильный ответ – 81.

· если не осознать, что используется троичная (а не двоичная!) система, можно «по инерции» получить неправильный ответ

Еще пример задания:

В школьной базе данных хранятся записи, содержащие информацию об учениках:

– 16 символов: русские буквы (первая прописная, остальные строчные),

– 12 символов: русские буквы (первая прописная, остальные строчные),

– 16 символов: русские буквы (первая прописная, остальные строчные),

– числа от 1992 до 2003.

Каждое поле записывается с использованием минимально возможного количества бит. Определите минимальное количество байт, необходимое для кодирования одной записи, если буквы е и ё считаются совпадающими.

1) 28 2) 2 9 3) 46 4) 56

1) очевидно, что нужно определить минимально возможные размеры в битах для каждого из четырех полей и сложить их;

2) важно! известно, что первые буквы имени, отчества и фамилии – всегда заглавные, поэтому можно хранить их в виде строчных и делать заглавными только при выводе на экран (но нас это уже не волнует)

3) таким образом, для символьных полей достаточно использовать алфавит из 32 символов (русские строчные буквы, «е» и «ё» совпадают, пробелы не нужны)

4) для кодирования каждого символа 32-символьного алфавита нужно 5 бит (32 = 2 555 5 ), поэтому для хранения имени, отчества и фамилии нужно (16 + 12 + 16)•5=220 бит

5) для года рождения есть 12 вариантов, поэтому для него нужно отвести 4 бита (2 4 = 16 ≥ 12)

6) таким образом, всего требуется 224 бита или 28 байт

Источник