что такое равномерный код

Равномерные и неравномерные коды.

Дата добавления: 2015-08-14 ; просмотров: 34168 ; Нарушение авторских прав

Код называется равномерным (или кодом постоянной длины), если все его кодовые слова содержат одинаковое число букв (одинаковую длину слов). Соответственно, кодирование называется равномерным, если соответствующий ему код имеет постоянную длину. В настоящее время в информатике более употребительно равномерное кодирование, оно проще и более удобно. В компьютерах при кодировании информации в основном используются равномерные коды, соответствующие размерам компьютерных ячеек.

Другим интересным примером равномерного кода является код Трисиме, в котором знакам латинского алфавита ставятся в соответствие кодовые слова длины 3 над алфавитом из 3-х символов: <1, 2, 3>. Этот код представлен в следующей таблице :

Понятно, что код Трисиме не может кодировать более чем 3 3 =27 символов.

Число букв в алфавите кода называется основанием кода, а длина кодовых слов равномерного кода называется порядком кода. Коды с основанием 2, как уже говорилось, называются двоичными, а с основанием 3 – троичными, и так далее. Так код Бодо имеет основание 2, а порядок 5, а у кода Трисиме и основание, и порядок равны 3.

Код называется неравномерным (или кодом переменной длины), если его кодовые слова имеют разное число букв (неодинаковую длину слов). Соответственно, кодирование называется неравномерным, если соответствующий ему код неравномерный.

Типичным примером неравномерного кода является телеграфный код, который принято называть азбукой Морзе. На следующей таблице представлен код азбуки Морзе для русского алфавита:

A	• −	И	• •	P	• − •	Ш	− − − −	• − − − −	− − − − •
Б	− • • •	Й	• − − −	С	• • •	Щ	− − • −	• • − − −	− − − − −
В	• − −	К	− • −	Т	−	Ъ	• − − • − •	• • • − −	Точка	• • • • • •
Г	− − •	Л	• − • •	У	• • −	Ь	− • • −	• • • • −	Запятая	• − • − • −
Д	− • •	М	− −	Ф	• • − •	Ы	− • − −	• • • • •	/	− • • − •
Е	•	H	− •	Х	• • • •	Э	• • − • •	− • • • •	?	• • − − • •
Ж	• • • −	О	− − −	Ц	− • − •	Ю	• • − −	− − • • •	!	− − • • − −
З	− − • •	П	• − − •	Ч	− − − •	Я	• − • −	− − − • •	@	• − − • − •

Американский изобретатель телеграфа Сэмюель Морзе разработал этот код в 1838 году для передачи телеграфных сообщений в виде последовательности электрических сигналов, передаваемых от одного телеграфного аппарата по проводам к другому телеграфному аппарату. Этот код был придуман Морзе задолго до научных исследований

СэмюэлМорзе (1791-1872)

относительной частоты появления различных букв в текстах, но, тем не менее, Морзе при составлении кода использовал принцип частоты букв. Буквам, используемым чаще, им присвоены короткие кодовые комбинации, редко используемым буквам – длинные. Морзе оценил относительную частоту букв английского языка подсчетом литер в ячейках типографской наборной машины. Наиболее часто используемой букве «Е» (в английском языке) он присвоил наиболее короткий код «точка». Следующей по количеству литер букве он присвоил код несколько большей длительности и так далее.

При составлении азбуки Морзе для букв русского алфавита учет относительной частоты букв не производился, и это повысило его избыточность. Расчеты избыточности кода Морзе на основании проведенных исследований частоты появления букв показали, что для букв английского алфавита она составляет 19%, для букв русского алфавита 22%.

Преимущество у неравномерных кодов перед равномерными как раз и состоит в том, что сообщения можно передавать более экономным способом, так как часто передаваемые кодовые слова более короткие, а значит, кодовая последовательность может иметь меньшую длину, чем для равномерных кодов. Ниже это будет показано.

Но у неравномерных кодов есть серьезный недостаток по сравнению с равномерными кодами. У равномерных кодов кодовая последовательность всегда декодируется однозначно за счет того, что кодовые слова имеют одинаковую длину (кодовая последовательность легко делится на кодовые слова). Но не для всех неравномерных кодов достигается однозначность декодирования кодовых последовательностей. Мы уже видели это, пытаясь рассматривать азбуку Морзе как двоичный код.

Этот код неравномерный (кодовые слова разной длины).

Закодируем последовательность сообщений: s₇s₇. Имеем F(s₇s₇)=B=111111. Но эта последовательность может быть декодирована и по-другому, так как: B=F(s₃s₃s₃)= F(s₁s₃s₇)=F(s₃s₇s₁)=F(s₁s₁s₁s₁s₁s₁s₁s). Как видим, способов декодирования много (подсчитайте: сколько их?). Неоднозначно декодируется и следующая последовательность:

11011011 (а сколько здесь способов декодирования?). Очевидно, что такой код практически использовать нельзя. А если мы изменим код так, чтобы он стал равномерным, например, доопределим функцию F так:

то теперь никаких проблем с декодированием не будет.

Источник

Что такое равномерный код

Здравствуйте! Меня зовут Александр Георгиевич. Я являюсь профессиональным репетитором в области информационных технологий, математике, баз данных и программирования.

Если у вас возникли затруднения с обработкой равномерного или неравномерного кода, то срочно записывайтесь ко мне на первый пробный урок, на которых мы с вами очень детально разберем все ваши вопросы и прорешаем большое количество различных тематических упражнений.

Чтобы гарантированно набрать на официальном экзамене ОГЭ или ЕГЭ по информатике высоченный балл берите сотовый телефон, дозванивайтесь до меня и задавайте любые интересующие вопросы.

Рекомендую использовать формат дистанционного обучения! Это выгодно, удобно и эффективно!

Что такое равномерный код и в каких случаях его применяют?

Допустим, вам требуется написать секретное письмо и отправить его своему другу. Вы – человек, проживающий на территории России, следовательно, использующий для написания слов буквы русского алфавита. И, вот, вы решаете закодировать ваше послание двоичным кодом, то есть вместо русских слов ваш друг получит набор цепочек, состоящий из нулей и единиц.

Но ваш соратник без особых проблем сможет провести дешифрацию вашего информационного сообщения, так как вы ему расскажете об алгоритме шифрации/дешифрации.

Символ

Равномерный код

Десятичное представление

Равномерный код – такой код, когда все символы какого-либо алфавита кодируются кодами одинаковой длины.

Что такое неравномерный код и в каких случаях его применяют?

Чтобы глубоко понять смысл неравномерного кодирования давайте представим, что вы работаете на продуктовом складе. Вы хотите оптимизировать свою работу и закодировать название каждого товара минимально возможным количеством бит.

На ум приходит вариант с равномерным кодом, то есть закодировать название каждого продукта информационным кодом одинаковой длины. Но в данном случае это не самый оптимальный вариант кодирования. Почему? Потому что один товар является наиболее популярным и востребованным, и вам, как кладовщику, приходится чаще с ним взаимодействовать.

Следует понять общий принцип неравномерного кода: суть его в том, чтобы кодировать наиболее часто используемые элементы как можно меньшим количеством бит, так как ими вы оперируете очень часто.

Неравномерный код – такой код, когда все элементы какого-либо множества кодируются кодом различной длины.

Данные четыре товара покупают огромными партиями и вы уже устали вести записи в базе данных постоянно вбивая названиях этих продуктов. Давайте применим следующее кодирование:

Итого, нам потребовалось два бита информации, чтобы закодировать в бинарном виде наиболее ходовых четыре товара.

А как поступить с наименее популярными товарами, например, муку и перец также достаточно часто покупают. В этом случае данные товары можно запрограммировать так:

Вы должны уловить общий принцип: чем наименее популярный товар, тем большим количеством бит он будет закодирован.

И все бы хорошо, но есть одна существенная проблема, возникающая при создании неравномерного кода, – проблема с однозначной дешифрацией. Для полного понимания данной проблемы вам следует познакомиться с условием Фано.

Равномерный код vs неравномерный код

Чтобы хорошо понимать в каких ситуациях стоит применять то или иное кодирование, вам нужно очень хорошо разобраться с частотой использования элементов, которые вы планируете закодировать. Если частота применения приблизительно равна у всех элементов, то смело применяйте равномерный код, в других случаях – неравномерный код.

А сейчас я вам предлагаю ознакомиться с мультимедийным решением, в котором я показываю, как правильно оперировать равномерным и неравномерным кодом.

Я хочу записаться к вам на индивидуальный урок по информатике и ИКТ

Если у вас остались какие-либо вопросы по рассматриваемой теме, то записывайтесь ко мне на первый пробный урок. Я репетитор-практик, следовательно, на своих уроках я уделяю максимум внимания решению заданий. Из теории лишь записываются самые базовые сведения: определения, тезисы, формулировки теорем и аксиом.

Специально для своих потенциальных клиентов я разработал стабильную многопараметрическую систему, состоящую из 144 вариантов нашего будущего взаимовыгодного сотрудничества. Даже самый взыскательный клиент сумеет выбрать вариант, полностью покрывающий его запросы.

Не откладывайте свое решение в долгий ящик. Я все-таки достаточно востребованный и квалифицированный репетитор, поэтому звоните прямо сейчас – количество ученических мест ограниченно!

Источник

1.2. Преобразование сообщения в сигналы

1.2.1. Кодирование сообщений

Процесс передачи информации заключается в том, что сооб­щения преобразуются в сигналы и по системе связи передаются получателю. Получатель, зная закон соответствия между сообще­ниями и сигналами, может извлечь содержащуюся в сообщении ин­формацию. Для верного декодирования каждому сигналу должно соответствовать одно определенное сообщение.

Преобразование сообщений в сигналы осуществляется с по­мощью кодирования и модуляции. Кодирование представляет собой отображение дискретных сообщений последовательностью символов позиционной системы счисления.

Последовательность символов, сопоставляемая одному эле­ментарному сообщению (букве, знаку и т.д.) называется кодовой комбинацией. Систему правил преобразования элементарных сооб­щений в кодовые комбинации называют кодом. Основание использу­емой системы счисления называют основанием кода. Как правило, первичные коды задаются в виде таблиц.

При выборе основания системы счисления учитывают простоту, удобство и экономичность реализации цифрового представления информации в системе, ее преобразований и передачи по каналам связи. Наибольшее применение в технике передачи дискретной информации нашли колы с основанием 2, которые называются двоичными или бинарными. Поэтому в дальнейшем во всех случаях, где это не будет оговорено, рассматриваются двоичные коды. Символы двоичных кодов единица (1) и нуль (0) называются еди­ничными элементами. Количество единичных элементов, образующих кодовую комбинацию, называется длиной кодовой комбинации.

Кодирование сообщений производится специальным устройством, которое называется кодером (кодирующим устройством) источника сообщения (датчика информации). В кодере кодовые комбинации представляются в виде определенных состояний накопительных эле­ментов (триггеров, ферритов, механических рычагов, линеек и т.д.). Для передачи сообщения состояния накопительных элемен­тов преобразуются в последовательность элементов дискретного электрического сигнала, как правило, в импульсы тока или напря­жения. Каждый символ кодовой комбинации представляется единич­ным элементом цифрового сигнала. Процесс преобразования элемен­тов кодовой комбинации в последовательность элементов сигнала называется модуляцией. (Ранее применялся и термин манипуляция).

В кодирующем устройстве производится первичное кодирова­ние и первичная модуляция. Термин «первичное» подчеркивает то обстоятельство, что в процессе передачи по каналу связи сигналы, как правило, подвергаются дополнительному кодированию и моду­ляции.

Коды можно разделить на две большие группы: простые и корректирующие. Корректирующие коды (называют также помехоус­тойчивые) применяют для повышения верности информации. Простые коды (называют также: первичные, обыкновенные, безызбыточные) используются для первичного преобразования дискретных сообще­ний в сигналы и получаются на выходе кодера источника сообще­ния.

Простые код» делят на равномерные и неравномерные.

Равномерными называются такие коды, в которых все кодовые комбинации имеет одинаковую длину, т.е. имеют одинаковое чис­ло единичных элементов.

Неравномерными называют такие коды, кодовые комбинации которых могут отличаться одна от другой числом единичных эле­ментов.

Оценка простых кодов производится по скорости передачи, помехоустойчивости и сложности технической реализации.

1.2.2. Равномерные простые коды

Как следует из определения, простые равномерные коды сос­тоят из комбинаций одинаковой длины. Естественно, возникает вопрос:

Хорошо это или плохо?» Для ответа на этот вопрос рас­смотрим следующий пример.

Пусть имеется некоторое сообщение, состоящее из М эле­ментов, представляющее собой некоторую последовательность m(m

Источник

Что такое равномерный код

При работе с информацией, очень важно передать её в форме, понятной получателю.

Для представления информации в различных формах применяют коды.

| Код – это система условных знаков для представления информации.
qr-коды – удобный способ представлять информацию, которую можно декодировать с помощью смартфона.
| Кодирование – процесс представления информации в форме кода.

Закодированная информация может быть открытой и доступной для всех, в отличии от шифра.

| Шифрование – это процесс, при котором открытый код становится сокрытым.

Для того, чтобы лучше понять разницу между кодом и шифром, рассмотрим несколько примеров.

Шифр «Пляшущие человечки»

Для людей с ограниченными возможностями зрения был разработан специальный способ кодировки – шрифт Брайля. Здесь, каждому символу русского алфавита в соответствие ставится шеститочечный рельефный шрифт. Но при желании, прочитать данную информацию может лю-бой. Такая информация является кодом, но не является шифром.

Шрифт Брайля

Равномерный и неравномерный код

Пример: Дано слово ДАМА. Каждой букве этого слова соответствует уникальный двоичный код:

А	Д	М
000	010	100

Двоичный код этого слова: 010000100000.

Такой код называется равномерным, потому что каждый символ этого слова имеет разный двоичный код одинаковой длины.

| Неравномерный код – это код, в котором каждый символ имеет двоичный код различной длины.

Пример.

А	Д	М
0	1	10

Двоичный код слова ДАМА: 10100.

Очевидно, что при таком способе кодирования сообщение получается короче. Однако, однозначно декодировать такое сообщение будет затруднительно.

| Декодирование – это процесс восстановления исходного сообщения из кода.

Условие Фано

Неравномерный код может быть однозначно декодирован, если никакой из кодов не совпадает с началом другого, более длинного кода.

К уроку:

Источник

Урок 3
§5. Дискретное кодирование

Содержание урока

Равномерные коды

Равномерные коды

Если нам нужно записать в память компьютера какой-то текст на русском языке, его нужно представить в виде двоичного кода, т. е. перекодировать.

Например, перекодируем слово ГАГАРА в двоичный алфавит, считая, что в тексте есть только буквы «А», «Г» и «Р», т. е. алфавит состоит из трёх знаков. Присвоим каждой из этих букв двоичные коды — кодовые слова (рис. 2.5).

Закодируйте с помощью этого кода слово ГАГАРА.

Такой код называется равномерным, потому что длина всех кодовых слов одинакова.

Равномерный код — это код, в котором все кодовые слова имеют одинаковую длину.

Теперь предположим, что по компьютерной сети передана цепочка

000010000100000010000100

Известно, что для кодирования использовалась таблица, показанная на рис. 2.5, и нам нужно узнать, какое сообщение было закодировано. Эта операция называется декодированием.

Декодирование — это восстановление исходного сообщения из кода.

Сообщение 000010000100000010000100 закодировано с помощью равномерного кода, приведённого на рис. 2.5. Определите, сколько знаков было в исходном сообщении. Как вы рассуждали? Декодируйте это сообщение.

Равномерный 5-битный двоичный код, разработанный в конце XIX века Жаном Морисом Бодо, использовался в телеграфных аппаратах. В современных компьютерных системах при передаче текстовых сообщений также часто применяют равномерный (8-битный или 16-битный) код.

Можно ли было для кодирования букв «А», «Г», «Р» использовать более короткий равномерный код? Определите наименьшую возможную длину кодовых слов.

Если для кодирования используется алфавит мощностью M, то с помощью кодовых слов длиной L можно закодировать M L различных знаков. Это число должно быть не меньше, чем мощность алфавита исходного сообщения M₀, потому что иначе какие-то буквы обязательно получат одинаковые коды.

Длину кодовых слов L выбирают из условия M L ≥ M₀, где М₀ — мощность алфавита исходного сообщения и М — мощность нового алфавита.

Как выбрать наименьшую возможную длину кодовых слов при равномерном кодировании?

В сообщении используются 33 русские прописные буквы и пробел. Определите наименьшую длину кодовых слов для равномерного кодирования этого сообщения в трёхбуквенном и четырёхбуквенном алфавитах.

Следующая страница Неравномерные коды

Cкачать материалы урока

Источник