Кодирование и передача информации
Единицы информации, объем данных, системы счисления и условие Фано.
На экзамене
Задания 4, 7, 8, 11 и 14. Нужно считать объем и варианты, переводить числа между системами счисления и проверять код Фано.
Формулы и факты
Единицы и кодирование
- 1 байт = 8 бит; 1 Кбайт = 1024 байта; 1 Мбайт = 1024 Кбайта.
- Минимальная длина равномерного двоичного кода: i = \lceil \log_2 N \rceil, то есть 2^i \ge N.
- Объем сообщения из
Kсимволов:I = K * iбит. - Число слов длины
Kиз алфавита мощностиN: N^K, если повторы разрешены.
| Объект | Объем без сжатия |
|---|---|
| Текст | K * i бит |
| Изображение | W * H * i бит |
| Звук | f * t * i * c бит |
| Передача | I = v * t; t = I / v |
Для звука f: отсчетов в секунду, t: длительность, i: бит на отсчет канала, c: число каналов.
Системы счисления и Фано
(a_n a_{n-1}\ldots a_0)_q = \sum_{k=0}^{n} a_k q^k- В системе основания
qдопустимы цифры от 0 доq - 1. - Двоичные группы: по 3 бита для восьмеричной записи, по 4 бита для шестнадцатеричной.
- Условие Фано: ни одно кодовое слово не является началом другого.
Алгоритм
Объем и передача
- Определи элементы: символы, пиксели, отсчеты или записи.
- Найди число элементов и бит на один элемент.
- Если дана мощность алфавита или палитры, округли \log_2 N вверх.
- Вычисли объем в битах, затем переведи единицы.
- Для передачи приведи объем и скорость к согласованным единицам.
Перевод и код Фано
- В десятичную: умножь цифры на степени основания справа налево, начиная с нулевой.
- Из десятичной: дели на новое основание, остатки читай снизу вверх.
- Для Фано сравни каждую пару слов: короткое не должно совпадать с началом длинного.
- При добавлении слова проверь его со всеми исходными словами в обе стороны.
Ловушки
- Путают: биты и байты. Сверь: подпиши единицу каждого результата.
- Путают: округление длины кода и общего объема. Сверь: сначала округли вверх биты одного символа.
- Путают: моно и стерео. Сверь: для стерео множитель
c = 2. - Путают: порядок остатков. Сверь: читай их от последнего к первому.
- Путают: равные слова и префиксы. Сверь: ищи короткое слово в начале длинного.