Kaj je kodiranje in dekodiranje informacij? Kodirna abeceda

Sodobni svet temelji na uporabi in prenos informacij. Toda ne morete ji povedati vsem z vašim glasom. Zato je bil za dolgo časa pomemben trenutek kodiranja podatkov, da bi jih lahko brali tisti, ki jim je bil namenjen. Postopoma je postalo pomembno tudi njihovo šifriranje. V sporočilu je bilo treba vnesti informacije, ki so ji bile jasne in niso razkrile pomena drugim. O tem bomo govorili, ugotovili, kaj je kodiranje in dekodiranje.

Razumemo terminologijo

Brez tega na noben način. Ko govorijo o kodiranem besedilu, to pomeni, da je bil povezan z drugačnim nizom znakov. To se lahko uporabi za povečanje zanesljivosti ali iz preprostega razloga, ker lahko kanal uporablja le omejeno število znakov. Na primer, binarna koda, na kateri delujejo sodobni računalniki, je zgrajena na ničel in tistih.

Podatke lahko kodiramo z določenimi znaki in jih shranimo. Kot primer lahko navedemo rezultate analiz, ki vsebujejo kazalnike človeškega telesa. Najbolj priljubljeno vprašanje pa je: "Kaj je kodiranje in dekodiranje v računalništvu?" Odgovor bomo iskali.

O pomenu

Prej je proces kodiranja in dekodiranja informacij imel podporno vlogo in se ni obravnaval kot ločeno področje matematike. Toda s prihodom elektronskih računalnikov so se razmere bistveno spremenile. Sedaj je kodiranje osrednje vprašanje pri reševanju številnih praktičnih problemov pri programiranju in zato prežema vse informacijske tehnologije. Torej, z njegovo pomočjo:

1. Informacije so zaščitene pred nepooblaščenim dostopom.
2. Zagotavlja odpornost na šum med prenosom preko komunikacijskih kanalov.
3. Predstavljeni so podatki poljubne narave (grafika, besedilo, številke) v spominu računalnika.
4. Stisnjena vsebina baze podatkov.

O abecedi

Ko govorimo o tem, kaj je kodiranje in dekodiranje, je težko spregledati osnovo vsega tega. In sicer abecedo. Obstajata dve vrsti - izvor in koda. V prvem so začetne informacije. Po kodi pomeni spremenjene podatke, ki pa lahko, če je ključ prisoten, posredujejo šifrirano vsebino nam. V računalništvu to uporablja binarno kodo, ki temelji na abecedi, ki jo sestavljajo nič in ena.

Poglejmo majhen primer. Recimo, da imamo dve abecedi (A in B), ki sta sestavljeni iz končnega števila znakov. Recimo, da izgledajo takole: A = {A0, A1, A2… .A33}, B = {B0, B1, B3 ... B34}. Elementi abecede so črke. Medtem ko se njihov urejen niz imenuje beseda. Določen je. Prva črka besede se imenuje začetek (predpona), zadnja črka pa konec (postfix). Obstajajo lahko različna pravila za gradnjo objektov. Na primer, nekateri sistemi informacije o kodiranju zahtevajo, da obstaja razkorak med besedami, slednji brez njega. Na splošno je abeceda potrebna za izgradnjo univerzalnega sistema za prikazovanje informacij, njegovo shranjevanje, obdelavo in prenos. V tem primeru je zagotovljena določena korespondenca med različnimi signali in elementi sporočil, ki so v njih šifrirani.

Delo s podatki

Ko se informacije pretvorijo v prvotno obliko, se proces, ki poteka, imenuje dekodiranje. Izvesti ga je treba glede na podatke, ki so bili šifrirani. V tem primeru se uporablja tako imenovano inverzno preslikavanje (bijection). Poglejmo si stanje binarnega sistema. Ima vse kodne besede enake dolžine. Zato se koda imenuje enotna (blok). V tem primeru je funkcija kodiranja določena zamenjava. Za primer vzemite zgornji abecedni sistem. Za označevanje določenih zaporedij z uporabo niza osnovnih kod.

Denimo, da imamo A0 = {A, B, C, D} in B0 = {1, 0}. Kako se to lahko predstavi računalniku? In z naslednjim zaporedjem: A = 00, B = 01, B = 10, D = 11. Kot lahko vidite, ima vsak lik specifično kodiranje. Referenčne informacije o kodirni abecedi se vnesejo v računalniško opremo in začnejo čakati na vhodne signale. Nič prihaja, sledi še ena - ja, tako to je pismo A. Če vzamemo vzporednice s tipkanjem besede v urejevalniku besedil, je treba opozoriti, da se ne bo prenašala le ena črka, temveč se bo začela ustrezna reakcija. Na primer, prižge se določeno zaporedje LED monitorjev, kjer so prikazani vsi vneseni znaki.

Delovne posebnosti

Ko govorimo o primerih kodiranja in dekodiranja informacij, je treba opozoriti, da obravnavani sistem ni individualen. Na primer, črka A lahko ustreza kombinaciji ne le 00, temveč tudi 11, 10 ali 01. Vendar je treba upoštevati, da je lahko samo ena stvar. To pomeni, da je kombinaciji dodeljena samo določena značilnost. Če shema kodiranja pomeni delitev katerekoli besede na elementarne komponente, se imenuje ločljiva. V primerih, ko ena črka ne deluje kot začetek drugega, je to predpona. To se nanaša na vprašanja programske in strojne opreme. Arhitektura ima tudi določen vpliv na kodiranje, vendar je zaradi velikega števila izvedbenih možnosti precej problematično.

Kodiranje črk

To je najpreprostejši pristop. Če govorimo o kodiranju informacij, je to morda najbolj priljubljena možnost. V omejeni različici je bila upoštevana zgoraj. Ugotovimo, kako izgleda koda brez ločilnikov. Recimo, da imamo abecedo (vir), v kateri so postavljene vse ruske črke. Za kodiranje se uporabljajo decimalne številke. Tukaj A = 1, in I = 33. Tako lahko zaporedje črk AJAA označimo kot 133331. Če obstaja želja, da bi bila abeceda enotna, je treba narediti določene spremembe. Torej morate za prvih devet črk dodati nič. In primer AJAA, ki ga obravnavamo, se spremeni v 01333301.

Neenakomerno kodiranje

Možnost, ki je bila obravnavana prej, je primerna. Toda v nekaterih primerih je pametneje staviti na neenakomerne kode. To je smiselno, ko se v izvornem besedilu pojavljajo različne črke na različnih frekvencah. Zato je smiselno kodirati pogostejše znake s kratkimi simboli in redkimi simboli z dolgimi simboli. Zgradimo binarno drevo črk ruske abecede. Poleg tega pa bomo sprejeli posebne znake. Najpogosteje uporabljena pisma so, zato bomo začeli z njimi: A - 0, B - 1, C - 10, G - 11 in tako naprej. In šele po njih bodo uporabljeni vprašalniki, odstotki, dvopičja in drugo. Čeprav bi morda večinoma veljale vejice in obdobja.

O stanju Fano

Izrek pravi, da vsaka koda (predpona in uniforma) dopušča možnost edinstvenega kodiranja. Recimo, da uporabljamo primer, ki smo ga prej obravnavali z 01333301. Začnemo se premikati desno. 0 nam ne daje ničesar. Toda 01 vam omogoča, da identificirajo črko A. Malo spremenite začetno kodo in jo predstavite kot 01 333301. Nato izberite prvo I, drugo in drugo A. Kot rezultat imamo 01 33 33 01. Čeprav je bila koda prvotno združena, zdaj pa lahko enostavnost dekodiranja, saj vemo, kaj je to. In sicer - SEM A. A. Hkrati je treba opozoriti, da je vedno nedvoumno dešifrirana in da v okviru sprejetega sistema ni razlag, zaradi česar je mogoče zagotoviti visoko zanesljivost posredovanih informacij. Toda kako delujejo računalniki?

Delovanje elektronskih računalnikov

Kodiranje in dekodiranje signalov računalniške tehnologije temelji na uporabi tako imenovanih nizkih in visokih signalov, ki ustrezajo ničli in eni v logični razsežnosti. Kaj to pomeni? Recimo, da imamo mikrokontroler. Če eden od njegovih vhodov prejme nizko napetost 1,5 V, se šteje, da je bila prenesena vrednost logične ničle. Če pa se prenese 5 V, bo enota zapisana v ustrezno pomnilniško celico. Hkrati je treba doseči dogovor o viru informacij komunikacijski kanal. Na splošno je pri izdelavi elektronike treba upoštevati veliko število različnih točk. To so energetske potrebe, vrsta posredovane informacije (diskretna ali zvezna) in še veliko več. Hkrati je treba podatke nenehno preoblikovati tako, da se lahko prenašajo prek komunikacijskih kanalov. Torej, v primeru binarne tehnologije, so signali predstavljeni kot napetost, ki se napaja na vhod tranzistorjev ali drugih komponent. Med dekodiranjem podatki prevedejo sporočilo, ki je razumljivo za prejemnika.

Najmanjša redundanca

V praksi se je izkazalo, da je izjemno pomembno, da je koda sporočila minimalna dolžina. Sprva se zdi, da se za kodiranje uporablja razlika - šest, osem ali šestnajst bitov? Razlike pa niso pomembne, če se uporabi ena beseda. In če milijarde? Na srečo lahko prilagodite abecedno kodiranje za vse zahteve. Toda če o tem ni znano nič, potem je v tem primeru težko oblikovati optimizacijski problem. Toda v praksi lahko še vedno dobite dodatne informacije. Razmislite o majhnem primeru. Recimo, da imamo sporočilo, poslano v naravnem jeziku. Vendar pa je kodirana in ne moremo je prebrati. Kaj nam bo pomagalo pri dekodiranju? Kot eno od možnih možnosti - kos papirja, na katerem se porazdelijo verjetnost pojavljanja črk. Zaradi tega konstrukcija optimalne kode v smislu de / kodiranja postane možna z uporabo natančne matematične formulacije in stroge rešitve.

Primer razčlenjevanja

Recimo, da imamo definirano ločljivo abecedno kodirno shemo. Nato bodo imeli tudi vsi izvedeni finančni instrumenti, ki so urejeni nizi. Poleg tega, če je dolžina osnovnih kod enaka, njihova permutacija ne vpliva na dolžino celotnega sporočila. Če pa je velikost posredovane informacije neposredno odvisna od zaporedja črk, to pomeni, da so bile uporabljene komponente različnih dolžin. Hkrati pa, če obstaja določeno sporočilo in njegova kodna shema, je mogoče izbrati takšno rešitev problema, ko bo njena dolžina minimalna. Kako to doseči? Oglejmo si pristop s pomočjo algoritma za dodeljevanje osnovnih kod, ki nam omogoča, da učinkovito pristopimo k rešitvi problema učinkovitosti:

1. Črke je treba razvrstiti po padajočem vrstnem redu kvantitativne pojavnosti.
2. Treba je postaviti osnovne kode, da bi povečali njihovo dolžino.
3. In kot zaključek je potrebno sestavne dele postaviti v optimalni vrstni red, tako da najpogostejši znaki zavzamejo najmanj prostora.

Na splošno je sistem preprost. Če delate z majhnimi količinami podatkov. Toda pri sodobnih računalnikih je to zaradi velike količine informacij precej problematično.

Zaključek

Zato smo pogledali, kaj je sistem za kodiranje in dekodiranje, kaj bi lahko bilo, kaj zdaj obstaja v računalništvu, pa tudi številna druga vprašanja. Vendar je treba razumeti, da je ta tema izjemno obsežna, za to pa ni dovolj en članek. Kot nadaljevanje teme lahko razmislimo o šifriranju podatkov, kriptografiji, spremembi prikaza informacij v različni elektroniki, nivojih njene obdelave in številnih drugih točkah. Toda veja računalništva se šteje, da je eden od najtežjih, zato, da preuči vse to hitro ne bo delovalo. Poleg teoretičnega znanja, o oh kako ni praktično praktično. Slednji namreč zagotavljajo kvalitativni rezultat.