Двоичное кодирование

10 класс, базовый уровень. Практикум: равномерный и неравномерный двоичный код, условие Фано — и свой код для слова.

Две части
Часть 1 — тренажёр-разминка: семь задач, по одной на каждый тип, все на экране сразу, решай в любом порядке. Часть 2 — «Мой код»: придумать неравномерный двоичный код для слова и записать им слово. Отметка за урок — по части 2.
Тренажёр
Ошибся — разбор появится сразу, а кнопка «Новые числа» даст задачу того же типа: исправленная задача не засчитывается, засчитается новая. Доделать можно всё.
Ответ в тренажёре
Число — без единиц и пояснений: 7. Буквы — подряд, без пробелов: КОТ. Код — нули и единицы подряд: 0110. Сверка знак в знак.
«Мой код»
Шесть пунктов проверки, у каждого — что не так. Исправляй и проверяй снова, пока не сойдётся: это твоя работа, её можно доводить. 6 пунктов — «5», 5 — «4», 4 — «3».
Часть 1 · тренажёр

Задачи

наработано на—

Часть 2 · мой код · на оценку

Мой код для слова

Слово для работы:

Своё слово — не короче семи букв, и чтобы какие-то буквы повторялись: иначе неравномерному коду нечего выиграть.

Шаг 1. Сколько раз встречается каждая буква

Шаг 2. Придумай каждой букве кодовое слово

Оба шага — в таблице. Частым буквам — короткие слова, и ни одно слово не должно быть началом другого (условие Фано). Удобно рисовать дерево в тетради: 0 — влево, 1 — вправо, буквы только в листьях.

Шаг 3. Равномерный код для этих букв

Шаг 4. Запиши слово своим кодом

Подсказка: двоичное кодирование

Информация, данные, знания

Данные — информация, записанная знаками в форме, удобной для хранения, передачи и обработки. Знания — информация, которую человек понял, проверил и умеет применять. Любую информацию — текст, звук, изображение — можно записать дискретно, конечным набором знаков, а значит, и двоичным кодом из 0 и 1.

Равномерный код

Все кодовые слова одной длины i. Слов длины i ровно 2i. Для N знаков нужно наименьшее i, при котором 2i ≥ N: 33 буквы → 6 знаков (25 = 32 мало, 26 = 64 хватит).

i12345678
2i248163264128256

Сигналы длиной от 1 до 4 знаков: 2 + 4 + 8 + 16 = 30 — каждую длину считаем отдельно. Сообщение в равномерном коде режут подряд кусками по i знаков.

Неравномерный код и условие Фано

Слова разной длины: частым буквам — короткие, тогда запись короче. Условие Фано: ни одно кодовое слово не является началом другого. Тогда сообщение расшифровывается однозначно: читаем слева и отрезаем кусок, как только он совпал с кодом буквы.

Пример плохого кода: А – 0, Б – 01, В – 10. Сообщение 010 — это АВ или БА? Слово 0 — начало слова 01.

Дерево кода

0 — влево, 1 — вправо, кодовое слово — путь от корня. Условие Фано выполняется, когда каждая буква — лист: ниже буквы ничего не растёт.

Длина записи

Сумма «сколько раз встречается буква × длина её кода». Равномерным кодом: букв в слове × i.

Откуда эти задачи

Задачи составлены по содержанию урока 7 программы 10 класса (базовый уровень). Числа и слова каждый раз новые.

Материалы подготовлены с использованием технологий искусственного интеллекта.