7. Кодирование информации

Определения и обозначения

Кодирование информации — представление сведений с помощью условных знаков по определённому правилу. Например, слово можно заменить последовательностью символов или сигналов. Это нужно, чтобы хранить, передавать и обрабатывать сообщение удобным способом.

Код — набор знаков и правил, с помощью которых представляют сообщение. Одних знаков недостаточно: необходимо знать, что каждый из них означает и в каком порядке их записывать. Код позволяет отправителю и получателю одинаково понимать переданные сведения.

Алфавит кода — множество знаков, используемых при кодировании. В него могут входить буквы, цифры, специальные символы или только 0 и 1. Число знаков алфавита определяет возможности кода и влияет на длину сообщений.

Декодирование — восстановление исходного сообщения по кодированному представлению и известным правилам. При этом кодовые знаки переводят обратно в исходные символы. Без правильного правила декодирования получить исходное сообщение однозначно нельзя.

Как это устроено

Одни и те же сведения можно передать разными способами: написать слово, показать условный знак или отправить последовательность сигналов. Смысл сообщения при этом сохраняется, меняется только форма его представления. Выбор формы зависит от того, кто принимает сообщение и для чего оно используется.

Для кодирования заранее задают знаки и правила их сочетания. Если отправитель заменяет букву произвольным символом, получатель не сможет понять, что этот символ означает. Общие правила делают сообщение однозначным: одинаковый исходный знак при одинаковом способе получает одно и то же кодовое представление.

Размер алфавита влияет на длину записи. Если доступны многие знаки, одну комбинацию можно составить короче; если знаков мало, приходится использовать более длинные последовательности. Например, при алфавите из 0 и 1 для передачи большого количества разных символов обычно требуется несколько двоичных знаков на каждый символ.

Компьютер использует двоичный алфавит, состоящий из 0 и 1. Электронным устройствам удобно различать два состояния: например, есть сигнал или нет сигнала. Текст, число, цвет точки изображения или звук сначала переводятся в числовые значения, а затем записываются последовательностями двоичных знаков.

Декодирование выполняют по правилам, соответствующим выбранному способу кодирования. Сначала читают кодовую запись, затем разделяют её на нужные части и заменяют их исходными символами. Если применить не тот алфавит или перепутать порядок знаков, получится другое сообщение либо набор непонятных символов.

Способы кодирования информации

Таблица помогает сравнить не только знаки, но и правила их применения. Чтобы использовать любой способ, сначала найдите его алфавит, затем определите соответствие между исходными сведениями и кодом. При декодировании двигайтесь в обратном направлении и сохраняйте порядок частей сообщения.

Разбор задач

Задача 1. Замена букв условными знаками

Условие: дано соответствие: А — △, Б — ○, В — □, Г — ☆. Закодируем слово «ВАГА». Нужно заменить каждый исходный символ, не меняя их порядка.

1. Разделим слово на символы: В, А, Г, А.
2. По таблице найдём знак для каждого символа: В — □, А — △, Г — ☆, А — △.
3. Запишем найденные знаки подряд в том же порядке.

Ответ: □△☆△. Содержание слова не изменилось, изменилась только форма его записи.

Задача 2. Декодирование последовательности

Условие: дана таблица: △ — А, ○ — Б, □ — В, ☆ — Г. Расшифруем запись «☆○△». Важно использовать именно таблицу обратного соответствия.

1. Берём первый знак ☆ и заменяем его буквой Г.
2. Второй знак ○ соответствует букве Б, а третий знак △ — букве А.
3. Соединяем полученные буквы в исходном порядке и проверяем всю последовательность.

Ответ: «ГБА». Проверка показывает, что каждому кодовому знаку поставлена в соответствие ровно одна буква.

Задача 3. Двоичная запись и её длина

Условие: символы кодируются так: А — 00, Б — 01, В — 10, Г — 11. Представим слово «АВГ» и определим длину записи.

1. Кодируем символы по одному: А — 00, В — 10, Г — 11.
2. Соединяем коды без пробелов: 00 10 11 превращается в 001011.
3. Подсчитываем двоичные знаки: для трёх символов по два знака получаем 3 · 2 = 6.

Ответ: двоичная запись — 001011, её длина — 6 знаков. Пробелы между отдельными кодами в итоговую запись не входят.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что кодирование меняет само содержание сообщения. Так думают, потому что кодовая запись выглядит иначе. Проверьте себя: при декодировании по тем же правилам должен восстановиться исходный смысл.

Ошибка: использовать знаки без заранее согласованного правила. Свой символ может казаться понятным автору, но для получателя иметь другое значение. Проверьте, может ли другой человек однозначно расшифровать запись по данной таблице или инструкции.

Ошибка: путать кодирование и декодирование. Кодирование переводит исходное сообщение в код, а декодирование выполняет обратное действие. Проверьте направление преобразования: вы создаёте код или восстанавливаете исходные символы.

Ошибка: считать, что двоичный код содержит только числа. Нули и единицы являются знаками, из последовательностей которых можно составить представление текста, изображения и звука. Проверьте, указано ли, что именно кодируется, а не только какие символы используются.

Связь с другими темами

Для понимания кодирования нужны представления об информации, сообщении и способе передачи данных. Кодирование используется при хранении и передаче данных в компьютере: устройство переводит сведения в удобную для электроники форму. Эта тема подготавливает к изучению двоичного представления чисел, текстов, изображений и звука.

Что запомнить

• Кодирование — представление сообщения с помощью условных знаков и правил.
• Для однозначного понимания кода отправитель и получатель должны знать правила.
• Алфавит кода — набор знаков, используемых для кодирования.
• Декодирование восстанавливает сообщение по коду.
• Компьютер использует двоичный алфавит: 0 и 1.
• Текст, числа, изображения и звук могут быть представлены последовательностями двоичных знаков.