Moderný svet je postavený na využívaní a šírení informácií. Ale hlas, napokon, to nebudete komunikovať. Preto bolo od dávnych čias dôležité šifrovať údaje, aby ich mohli čítať tí, pre ktorých boli určené. Postupne sa ich šifrovanie stalo relevantnejším. Bolo potrebné umiestniť správu do informácií, ktoré boli chápané ako jej vlastné, a neodhalili jej význam ostatným. O tomto všetkom budeme hovoriť, zisťovať, aký druh kódovania a dekódovania.

Pochopenie terminológie

V žiadnom prípade to nie je. Pokiaľ ide o zakódovaný text, znamená to, že ďalšia sada znakov zodpovedá tomuto znaku. Toto možno použiť na zvýšenie spoľahlivosti alebo z jednoduchého dôvodu, že kanál môže používať len obmedzený počet znakov. Napríklad binárny kód, na ktorom pracujú moderné počítače, je postavený na núloch a jednotkách. Informácie je možné zakódovať určitými znakmi a uložiť ich. Ako príklad môžeme poskytnúť výsledky analýz, ktoré obsahujú ukazovatele ľudského tela. Ale najpopulárnejšia otázka je: "Čo je kódovanie a dekódovanie v informatike?" Budeme hľadať odpoveď na to.

O hodnotách

Predtým proces kódovania a dekódovania informácií zohrával pomocnú úlohu a nepovažoval sa za samostatný smer matematiky. Ale s príchodom elektronických počítačov sa situácia výrazne zmenila. Kódovanie je teraz kľúčovým problémom pri riešení širšiehospektrum praktických úloh v programovaní a preto preniká do všetkých informačných technológií. Áno, s pomocou:

Chráni informácie pred neoprávneným prístupom.

Imunita je zabezpečená pri vysielaní cez dátové komunikačné kanály.

Zobrazuje informácie o ľubovoľnej povahe (grafika, text, čísla) v pamäti počítača.

Obsah databáz je komprimovaný.

O abecede

Keď hovoríme o tom, aký druh kódovania a dekódovania, je ťažké ignorovať základy tohto všetkého. A to je abeceda. Existujú dva typy - zdrojový kód a kód. Prvým je počiatočná informácia. Pod kódom sa odkazuje na zmenené údaje, ktoré sú napriek tomu k dispozícii, ak máme k dispozícii šifrovaný obsah. V informatike sa na tento účel binárny kód, na ktorom sa skladá abeceda, pozostáva z nuly a jednej. Pozrime sa na malý príklad. Predpokladajme, že máme dve abecedy (A a B), ktoré pozostávajú z konečného počtu znakov. Predpokladajme, že sú nasledujúce: A = {A0 A1 A2A33}, B = {B0 B1 B3B34}. Prvky abecedy sú písmená. Zatiaľ čo sa ich usporiadaná množina nazýva slovom. Má určitú dĺžku. Prvé písmeno slova sa nazýva začiatok (predpona), zatiaľ čo posledný je koniec (postfix). Pre konštrukciu štruktúr môžu existovať rôzne pravidlá. Napríklad niektoré kódovacie systémy vyžadujú, aby medzi slovami bola medzera, druhá ide bez nej. Vo všeobecnosti je abeceda potrebná na vytvorenie univerzálneho systému na zobrazovanie informácií, ich ukladanie, spracovanie a prenos.Poskytuje istý súlad medzi rôznymi signálmi a prvkami správy, ktoré sú v nich zašifrované.

Práca s údajmi

Keď sa informácie transformujú do pôvodnej podoby, čo sa stane, keď sa proces nazýva dekódovanie. Musí sa vykonať vo vzťahu k všetkým dátam, ktoré boli zašifrované. V tomto prípade sa používa tzv. Inverzné mapovanie (bijekcia). Pozrime sa na situáciu s binárnym systémom. Má všetky kľúčové slová rovnakej dĺžky. Kód sa preto nazýva jednotný (blok). V tomto prípade funkcia kódovania slúži na určitú náhradu. Môžete vziať ako príklad vyššie uvedený abecedný systém. Na označenie určitých sekvencií sa používa súbor základných kódov. Predpokladajme, že máme A0 = {A, B, C, D, a B0} = {0} 1. Ako to môže predstaviť počítač? A tu s použitím nasledovnej sekvencie: A = B = 00 01 B = 10 P = 11. Ako vidíte, každá postava má špecifický kód. Počítačová technológia zaznamenáva referenčné informácie o kódovacej abecede a začne čakať na prichádzajúce signály. Príde na nulu, nasleduje ďalšie - Jo, to je písmeno A. Ak by sme paralely s radom slov v textovom editore, je potrebné poznamenať, že nielenže bude pridelené písmeno, ale tiež začala reakcia na neho. Napríklad sa rozsvieti určitý sled kontroliek LED, ktorý zobrazí všetky zadané znaky.

Špecifickosť práce

Pokiaľ ide o príklady kódovania a dekódovania informácií, treba poznamenať, žeposudzovaný systém sa navzájom nevylučuje. Napríklad písmeno A môže zodpovedať kombinácii nielen 00, ale 1110 alebo 01. Treba však mať na pamäti, že tam môže byť len jedna vec. To znamená, že kombinácia je určená len určitým symbolom. Ak kódovací systém zahŕňa rozdelenie akéhokoľvek slova na elementárne zložky, potom sa nazýva deliteľný. V prípadoch, keď jeden list nečiní ako začiatok iného, ​​ide o predponový prístup. To platí pre komponent hardvéru a softvéru. Určité vplyvy na kódovanie poskytujú aj architektúru, ale z dôvodu veľkého množstva možností, ktoré považujú za dosť problematické.

Kapesné kódovanie

Toto je najjednoduchší prístup. Keď už hovoríme o jazykoch kódovania informácií, je to asi najobľúbenejšia možnosť. V limitovanej verzii sa to uvažovalo vyššie. Poďme zistiť, ako kód vyzerá bez separátorov. Predpokladajme, že máme abecedu (zdrojový kód), v ktorom sú umiestnené všetky ruské písmená. Dekódovanie sa používa na kódovanie. Tu A = 1 a = 33. Tak môže byť posielanie písmen AJAJAA prenášané ako 133331. Ak existuje túžba urobiť abecedu jednotnou, musia sa urobiť určité zmeny. Takže pre prvých deväť písmen budete musieť pridať nulu. A príklad nášho AJAJA, ktorý uvažujeme, je premenený na 01333301.

Nerovnomerné kódovanie

Predtým zvažovaná možnosť je považovaná za vhodnú. Ale v niektorých prípadoch je rozumnejšie staviť na nerovné kódy. To má zmysel, keď sa rôzne písmená v zdrojovom texte nachádzajú na rôznych frekvenciách. Preto viaccharaktery často dáva zmysel, na kódovanie krátke a zriedkavé - dlhé. Vytvoríme binárny strom z písmen n-abecedy. A navyše budeme mať špeciálne symboly. Najčastejšie používaná písmená, takže začneme s nimi: - 0 B - 1. B - 10 M - 11 a tak ďalej. A len po nich už budú použité otazníky, percentá, dvojbodky a iné. Hoci možno na prvom mieste by mali byť čary a bodky.

Pod podmienkou Fano

Veta hovorí, že akýkoľvek kód (predčíslie a jednotný) umožňuje unikátne kódovanie. Predpokladajme, že budeme používať skôr diskutované príklad 01333301. sa rozbehnú na pravej strane. 0 nám nič nedáva. Ale 01 nám umožňuje identifikovať písmenom A. Malý zdrojový zmeniť kód a prezentovať jeho 01333301. Potom venujem prvý, druhý a ďalší A. V dôsledku toho máme 013,333 01. Kým pôvodný kód bol vyčerpaný, ale teraz môžeme ho ľahko dekódovať, pretože vieme, čo to je. Menovite - A ÁNO I A. V tomto prípade si všimnite, že je vždy jednoznačne dešifrovaný a v rámci prijatého systému neexistujú interpretácie, ktoré by zabezpečili vysokú spoľahlivosť prenesených informácií. Ale ako fungujú počítače?

Fungovanie počítačov

Kódovanie a dekódovanie signálov počítačovej technológia založená na použití tak zvaných nízkych a vysokých signálov, ktoré zodpovedajú logická nula a meracie jednotky. Čo to znamená? Predpokladajme, že máme mikrokontrolér. Ak má jeho vstup nízke napätie 15 V, potompredpokladá sa, že bola odovzdaná logická hodnota nuly. Ak sa prenáša 5V, jednotka sa zapíše do príslušnej pamäťovej bunky. Súčasne je potrebné dosiahnuť dohodu o zdroji informácií s komunikačným kanálom. Všeobecne platí, že pri vytváraní elektroniky je potrebné brať do úvahy veľké množstvo rôznych momentov. Ide o energetické požiadavky a typ prenášaných informácií (diskrétne alebo kontinuálne) a oveľa viac. V tomto prípade musia byť údaje neustále transformované tak, aby sa dali prenášať prostredníctvom komunikačných kanálov. Takže v prípade binárnych techník sú signály reprezentované ako napätie aplikované na vstup tranzistorov alebo iných komponentov. Počas dekódovania prenášajú údaje správu, ktorá je pre príjemcu pochopiteľná.

Minimálna nadbytočnosť

V praxi sa ukázalo, že je mimoriadne dôležité, aby kód správ mal minimálnu dĺžku. Spočiatku to môže vyzerať ako rozdiel šiestich, ôsmich alebo šestnásť bitov, ktoré sa používajú na kódovanie? Rozdiely sú však nevýznamné, ak sa používa jedno slovo. A ak miliardy? Našťastie môžete prispôsobiť abecedné kódovanie pre všetky požiadavky. Ak však nie je o sade nič známe, potom je v tomto prípade ťažké formulovať optimalizačný problém. V praxi však spravidla stále môžete získať viac informácií. Zoberme si malý príklad. Predpokladajme, že máme správu prezentovanú v prirodzenom jazyku. Je však zakódovaný a nemôžeme ho čítať. Čo nám pomôže pri dekódovaní? Jednou z možných možností je letákpapier, na ktorom je distribuovaná pravdepodobnosť písmen. Vďaka tomu je možné vytvoriť optimálny kód z hľadiska miesta /kódovania pomocou presnej matematickej formulácie a prísneho riešenia.

Pozrime sa na príklad

Predpokladajme, že máme definitívnu oddeliteľnú schému abecedného kódovania. Potom bude mať táto vlastnosť aj všetky deriváty predstavujúce usporiadanú množinu. V tomto prípade, ak je dĺžka základných kódov rovnaká, potom ich permutacia neovplyvňuje dĺžku celej správy. Ale ak veľkosť prenášaných informácií priamo závisí na tom, akú sekvenciu písmen, potom to znamená, že komponenty rôznych dĺžok boli použité. V tomto prípade, ak existuje konkrétna správa a schéma jeho kódovania, potom môžete nájsť riešenie problému, keď jeho dĺžka bude minimálna. Ako to dosiahnuť? Pozrime sa na prístup s využitím algoritmu priradenia základných kódov, ktorý umožňuje efektívne pristupovať k riešeniu problému efektívnosti:

Triedené písmená by mali byť zoradené v klesajúcom poradí kvantitatívneho vstupu.

Je potrebné umiestniť základné kódy tak, aby sa ich dĺžka zvýšila.

A ako záver je potrebné umiestniť komponenty v optimálnom poradí tak, aby najčastejšie znaky zaujali najmenšie miesto.

Celkovo je systém jednoduchý. Ak pracujete s malým množstvom údajov. Ale s modernými počítačmi, takýto problém je pomerne problematický kvôli veľkému množstvu informácií.

Záver

Tu sme zvážili, čo je kódovací systém adekódovanie informácií, ktoré môže obsahovať, čo je teraz v informatike a mnoho ďalších problémov. Treba však pochopiť, že táto téma je extrémne objemná, jeden článok nestačí. Pokračovaním v tejto téme možno považovať šifrovanie dát, kryptografiu, zmenu zobrazovania informácií v rôznych elektronických zariadeniach, úroveň spracovania a mnoho ďalších momentov. Ale oblasť počítačových vied je považovaná za jednu z najťažších, takže nebude možné toto všetko rýchlo študovať. Navyše teoretické vedomosti tu nie sú také praktické ako praktické zručnosti. A posledné poskytujú vysokokvalitný výsledok.