Двоичный код удовлетворяющий условию фано. Решение задач на тему "кодирование и декодирование информации"

Здравствуйте! Меня зовут Александр Георгиевич и я являюсь московским профессиональным репетитором по информатике и программированию. Вам попалась задача, связанная с кодированием и , и вы запутались в алгоритме ее решения? Вам срочно нужно познакомиться с условием Фано , а также записаться ко мне на индивидуальные уроки. На своих уроках я акцентирую внимание на решении тематических простых и сложных упражнений.

В чем смысл прямого условия Фано?

Условие Фано названо в честь его создателя, итальянско-американского ученого Роберта Фано. Условие является необходимым в теории кодирования при построении самотерминирующегося кода. Учитывая другую терминологию, такой код называется префиксным.

Сформулировать данное условие можно следующим образом: «ни одно кодовое слово не может выступать в качестве начала любого другого кодового слова ».

С математической точки зрения условие можно сформулировать следующим образом: «если код содержит слово B, то для любой непустой строки C слова BC не существует в коде ».

В чем смысл обратного условия Фано?

Существует также и обратное правило Фано, формулировка которого звучит следующим образом: «ни одно кодовое слово не может выступать в качестве окончания любого другого кодового слова ».

С математической точки зрения обратное условие можно сформулировать следующим образом: «если код содержит слово B, то для любой непустой строки C слова CB не существует в коде ».

Практическое применение условия Фано

Рассмотрим телефонные номера в традиционной телефонии. Если уже существует номер «102», то номер «1029876» попросту не будет выдан. В случае набора первых трех цифр АТС перестает распознавать и принимать все остальные цифры, соединяя с абонентом по номеру 102. Однако это правило не является действительным для операторов мобильной связи. Связано это с тем, что для набора номера необходимо нажатие соответствующей клавиши, которой, в основном, является клавиша с изображением зеленой телефонной трубки. По этой причине, номера «102», «1020» и «1029876» могут существовать и быть закрепленными за разными адресатами.

Условие задачи: дана последовательность, которая состоит из букв «A», «B», «C», «D» и «E». Для кодирования приведенной последовательности применяется неравномерный двоичный код, при помощи которого можно осуществить однозначное декодирование.

Вопрос : есть ли возможность для одного из символов сократить длину кодового слова таким образом, чтобы сохранить возможность однозначного декодирования? При этом коды остальных символов должны остаться неизменными.

Решение : для того, чтобы сохранилась возможность декодирования, достаточным является соблюдение прямого или обратного условия Фано . Проведем последовательную проверку вариантов 1, 3 и 4. В случае если ни один из вариантов не подойдет, правильным ответом будет вариант 2 (не представляется возможным).

Вариант 1. Код: A - 00, B - 01, C - 011, D - 101, и E - 111. Прямое условие Фано не выполняется: код символа «B» совпадает с началом кода символа «C». Обратное правило Фано не выполняется: код символа «B» совпадает с окончанием кода символа «D». Вариант не является подходящим.

Вариант 3. Код: A - 00, B - 010, C - 01, D - 101, и E - 111. Прямое условие Фано не выполняется: код символа «C» совпадает с началом кода символа «B». Обратное условие также не выполняется: код символа «C» совпадает с окончанием кода символа «D». Вариант не является подходящим.

Вариант 4. Код: A - 00, B - 010, C - 011, D - 01, и E - 111. Прямое условие Фано не выполняется: код символа «D» совпадает с началом кода символов «B» и «C». Однако наблюдается выполнение обратного правила Фано: код символа «D» не совпадает с окончанием кода всех остальных символов. По этой причине, вариант является подходящим.

После проверки вариантов решения задачи на соответствие прямому и обратному условию Фано , было установлено, что правильным является вариант 4.

Ответ : 4

А сейчас я вам предлагаю ознакомиться с мультимедийным решением задачи, которая была предложена в демонстрационном варианте ЕГЭ по информатике и ИКТ. Кстати, данная задача относится к типу задач, решаемых с использованием условия Фано .

Остались вопросы?

Если после прочтения данной публикации у вас все равно остались какие-то вопросы, непонимания или вы хотите закрепить пройденный материал практическими решениями, то звоните и записывайтесь ко мне на частные уроки по информатике и ИКТ.

Демонстрационный вариант ЕГЭ 2019 г. – задание №5

Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, Д, Е, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы А использовали кодовое слово 0; для буквы Б – кодовое слово 10. Какова наименьшая возможная сумма длин кодовых слов для букв В, Г, Д, Е?

Примечание. Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.

Решение:

Ответ:

Демонстрационный вариант ЕГЭ 2018 г. – задание №5

По каналу связи передаются шифрованные сообщения, содержащие только десять букв: А, Б, Е, И, К, Л, Р, С, Т, У. Для передачи используется неравномерный двоичный код. Для девяти букв используются кодовые слова.

Укажите кратчайшее кодовое слово для буквы Б, при котором код будет удовлетворять условию Фано. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением. Примечание. Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.

Решение:

Ответ: 1100

Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, Д, Е, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы А использовали кодовое слово 0; для буквы Б – кодовое слово 10. Какова наименьшая возможная сумма длин всех шести кодовых слов?
Примечание. Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.

Демонстрационный вариант ЕГЭ 2017 г. – задание №5

Решение:

Для на­хож­де­ния ко­до­вых слов будем ис­поль­зо­вать данную таблицу.

Если коды остальных букв будет начинаться на 0, код буквы А=0 будет яв­ля­ть­ся на­ча­лом их кодов, по­это­му этот ва­ри­ант не под­хо­дит. Если код Б=10, коды букв В, Г, Д, Е начинаются на11. Чтобы получить 4 разных кода, нужно использовать коды, состоящие из 4-х символов (1111, 1110, 1101, 1100) .

0 1
1
1 0
1 0 1 0

А - 0 (1 символ)
Б - 10 (2 символа)
В - 1100 (4 символа)
Г - 1101 (4 символа)
Д - 1110 (4 символа)
Е - 1111 (4 символа)

1+2+4+4+4+4 = 19

Ответ: 19

Демонстрационный вариант ЕГЭ 2016 г. – задание №5

По каналу связи передаются сообщения, содержащие только четыре буквы: П, О, С, Т; для передачи используется двоичный код, допускающий однозначное декодирование. Для букв Т, О, П используются такие кодовые слова: Т: 111, О: 0, П: 100.

Укажите кратчайшее кодовое слово для буквы С, при котором код будет допускать однозначное декодирование. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.

Решение:

Для на­хож­де­ния ко­до­вых слов будем ис­поль­зо­вать данную схему.

Если коды остальных букв будет начинаться на 0 , код буквы О =0 будет яв­ля­ть­ся на­ча­лом их кодов, по­это­му этот ва­ри­ант не под­хо­дит. Так как код буквы П =100 , а код буквы Т =111 , то буква С не может начинаться и заканчиваться этими цифрами.

Ответ: 101

Для кодирования сообщения, состоящего только из букв А, Б, В и Г, используется неравномерный по длине двоичный код:

Если таким способом закодировать последовательность символов ГАВБГВ и записать результат в шестнадцатеричном коде, то получится:

1) DACBDC 1 6 2) AD26 16 3) 621310 16 4) 62DA 16

Решение:

ГАВБГВ = 0110001011011010

0110 0010 1101 1010
6 2 D A

Ответ: 4

Черно-белое растровое изображение кодируется построчно, начиная с левого верхнего угла и заканчивая в правом нижнем углу. При кодировании 1 обозначает черный цвет, а 0 – белый.

Для компактности результат записали в восьмеричной системе счисления. Выберите правильную запись кода.

1) 57414 2) 53414 3) 53412 4) 53012

Решение:

1 0 1 0 1
1 1 0 0 0
0 1 0 1 0
101 011 100 001 010
5 3 4 1 2

Ответ: 3

Для передачи чисел по каналу с помехами используется код проверки четности. Каждая его цифра записывается в двоичном представлении, с добавлением ведущих нулей до длины 4, и к получившейся последовательности дописывается сумма её элементов по модулю 2 (например, если передаём 23, то получим последовательность 0010100110). Определите, какое число передавалось по каналу в виде 01100010100100100110?

1) 6543 2) 62926 3) 62612 4) 3456

Решение:

01100010100100100110

01100 01010 01001 00110
6 5 4 3

Ответ: 1

Для кодирования букв О, Л, А, З, К используются двоичные коды чисел 0, 1, 2, 3 и 4 соответственно (с сохранением одного незначащего нуля в случае одноразрядного представления). Если таким способом закодировать последовательность символов ЗАКОЛКА и записать результат в шестнадцатеричном коде, то получится:

1) 4531253 2) 9876 3) E832 4) 238E

Решение:

О Л А З К
0=00 1=01 2=10 3=11 4=100

ЗАКОЛКА = 1110100000110010

1110 1000 0011 0010
E 8 3 2

Ответ: 3

Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из букв А, Б, В, Г, решили использовать неравномерный по длине код: A=00, Б=11, В=100. Как нужно закодировать букву Г, чтобы длина кода была минимальной и допускалось однозначное разбиение кодированного сообщения на буквы?

1) 010 2) 0 3) 01 4) 011

Решение:

A=00, Б=11, В=100, Г=?

Ответ: 3

Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, решили использовать неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать двоичную последовательность, появляющуюся на приёмной стороне канала связи. Для букв А, Б, В и Г использовали такие кодовые слова: А — 111, Б — 110, В — 101, Г — 100.

Укажите, каким кодовым словом из перечисленных ниже может быть закодирована буква Д.

Код должен удовлетворять свойству однозначного декодирования. Если можно использовать более одного кодового слова, укажите кратчайшее из них.

1) 1 2) 0 3) 01 4) 10

Решение:

А — 111, Б — 110, В — 101, Г — 100, Д — ?

Ответ: 2

По каналу связи передаются сообщения, содержащие только 4 буквы: А, Б, В, Г. Для кодирования букв А, Б, В используются 5-битовые кодовые слова: А — 10110, Б — 11000, В — 00101. Для этого набора кодовых слов выполнено такое свойство: любые два слова из набора отличаются не менее чем в трёх позициях. Это свойство важно для расшифровки сообщений при наличии помех. Какое из перечисленных ниже кодовых слов можно использовать для буквы Г, чтобы указанное свойство выполнялось для всех четырёх кодовых слов?

1) 01110 2) 01011 3) 10001 4) не подходит ни одно из указанных выше слов

Решение:

1) 01 110: А — 10 110 — не отличаются не менее чем в трёх позициях

2) 01011: А — 101 10 , Б — 1 1000 , В — 0010 1 — отличаются не менее чем в трёх позициях

Ответ: 2

Для передачи данных по каналу связи используется 5-битовый код. Сообщение содержит только буквы А, Б и В, которые кодируются следующими кодовыми словами:

А — 10001, Б — 01101, В — 10110.

При передаче возможны помехи. Однако некоторые ошибки можно попытаться исправить. Любые два из этих трёх кодовых слов отличаются друг от друга не менее чем в трёх позициях. Поэтому если при передаче слова произошла ошибка не более чем в одной позиции, то можно сделать обоснованное предположение о том, какая буква передавалась. (Говорят, что «код исправляет одну ошибку».) Например, если получено кодовое слово 01111, считается, что передавалась буква Б. (Отличие от кодового слова для Б только в одной позиции, для остальных кодовых слов отличий больше.) Если принятое кодовое слово отличается от кодовых слов для букв А, Б, В более чем в одной позиции, то считается, что произошла ошибка (она обозначается ‘х’).

Получено сообщение 00110 11101 11000 11001. Декодируйте это сообщение – выберите правильный вариант.

1) ВБхх 2) ВБВА 3) хххх 4) ВБхА

Решение:

00110 11101 11000 11001
В=1 0110 Б=0 1101 x А=10 001

Ответ: 4

Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, используется неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать полученную двоичную последовательность. Вот этот код: А – 1; Б – 0100; В – 000; Г – 011; Д – 0101. Требуется сократить для одной из букв длину кодового слова так, чтобы код по-прежнему можно было декодировать однозначно. Коды остальных букв меняться не должны. Каким из указанных способов это можно сделать?

1) для буквы Г – 11 2) для буквы В – 00 3) для буквы Г – 01 4) это невозможно

Решение:

Ответ: 2

Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы А использовали кодовое слово 1, для буквы Б – кодовое слово 011. Какова наименьшая возможная суммарная длина всех четырёх кодовых слов?

1) 7 2) 8 3) 9 4) 10

Решение:

А-1, Б-011, В-00, Г-010

Ответ: 9

По каналу связи передаются сообщения, каждое из которых содержит 15 букв А, 10 букв Б, 6 букв В и 4 буквы Г (других букв в сообщениях нет). Каждую букву кодируют двоичной последовательностью. При выборе кода учитывались два требования:

а) ни одно кодовое слово не является началом другого (это нужно, чтобы код допускал однозначное декодирование);

б) общая длина закодированного сообщения должна быть как можно меньше.

Какой код из приведённых ниже следует выбрать для кодирования букв А, Б, В и Г?

1) А:1, Б:01, В:001, Г:111

2) А:1, Б:01, В:10, Г:111

3) А:00, Б:01, В:10, Г:11

4) А:100, Б:101, В:11, Г:0

Решение:

Ни одно кодовое слово не является началом другого: А является началом Г в 1-й и 2-й вариантах.

Общая длина закодированного сообщения должна быть как можно меньше.

3) А:00 (15), Б:01 (10), В:10 (6), Г:11 (4)

2.15+2.10+2.6+2.4 = 70

4) А:100 (15), Б:101 (10), В:11 (6), Г:0 (4)

3.15+3.10+2.6_1.4 = 61

Ответ: 3

По каналу связи с помощью равномерного двоичного кода передаются сообщения, содержащие только 4 буквы П, Р, С, Т. Каждой букве соответствует своё кодовое слово, при этом для набора кодовых слов выполнено такое свойство: любые два слова из набора отличаются не менее чем в трёх позициях. Это свойство важно для расшифровки сообщений при наличии помех. Для кодирования букв П, Р, С используются 5-битовые кодовые слова: П: 01111, Р: 00001, С: 11000. 5-битовый код для буквы Т начинается с 1 и заканчивается на 0. Определите кодовое слово для буквы Т.

Решение:

С: 1 1000

Т: 1 0110 (Т начинается с 1 и заканчивается на 0)

С и Т: 2 буквы одинаковы, то это означает, что остальные 3 буквы должны быть разными.

Ответ: 1 0110

  • 3. Умножение вероятностей независимых совместных событий
  • 4. Нахождение среднего для значений случайных независимых величин
  • 5. Понятие условной вероятности
  • 6. Общая формула для вероятности произведения событий
  • 7. Общая формула для вероятности суммы событий
  • Лекция 3. Понятие энтропии
  • 1. Энтропия как мера неопределенности
  • 2. Свойства энтропии
  • 3. Условная энтропия
  • Лекция 4. Энтропия и информация
  • 1. Объемный подход к измерению количества информации
  • 2. Энтропийный подход к измерению количества информации
  • Лекция 5. Информация и алфавит
  • Лекция 6. Постановка задачи кодирования. Первая теорема Шеннона.
  • Лекция 7. Способы построения двоичных кодов. Алфавитное неравномерное двоичное кодирование сигналами равной длительности. Префиксные коды.
  • 1. Постановка задачи оптимизации неравномерного кодирования
  • 2. Неравномерный код с разделителем
  • 3. Коды без разделителя. Условие Фано
  • 4. Префиксный код Шеннона–Фано
  • 5. Префиксный код Хаффмана
  • Лекция 8. Способы построения двоичных кодов. Другие варианты
  • 1. Равномерное алфавитное двоичное кодирование. Байтовый код
  • 2. Международные системы байтового кодирования текстовых данных. Универсальная система кодирования текстовых данных
  • 3. Алфавитное кодирование с неравной длительностью элементарных сигналов. Код Морзе
  • 4. Блочное двоичное кодирование
  • 5. Кодирование графических данных
  • 6. Кодирование звуковой информации
  • Лекция 9. Системы счисления. Представление чисел в различных системах счисления. Часть 1
  • 1. Системы счисления
  • 2. Десятичная система счисления
  • 3. Двоичная система счисления
  • 4. 8- И 16-ричная системы счисления
  • 5. Смешанные системы счисления
  • 6. Понятие экономичности системы счисления
  • Лекция 10. Системы счисления. Представление чисел в различных системах счисления. Часть 2.
  • 1. Задача перевода числа из одной системы счисления в другую
  • 2. Перевод q  p целых чисел
  • 3. Перевод p  q целых чисел
  • 4. Перевод p  q дробных чисел
  • 6. Перевод чисел между 2-ичной, 8-ричной и 16-ричной системами счисления
  • Лекция 11. Кодирование чисел в компьютере и действия над ними
  • 1. Нормализованные числа
  • 2. Преобразование числа из естественной формы в нормализованную
  • 3. Преобразование нормализованных чисел
  • 4. Кодирование и обработка целых чисел без знака
  • 5. Кодирование и обработка целых чисел со знаком
  • 6. Кодирование и обработка вещественных чисел
  • Лекция 12. Передача информации в линии связи
  • 1. Общая схема передачи информации в линии связи
  • 2. Характеристики канала связи
  • 3. Влияние шумов на пропускную способность канала
  • Лекция 13. Обеспечение надежности передачи информации.
  • 1. Постановка задачи обеспечения надежности передачи
  • 2. Коды, обнаруживающие одиночную ошибку
  • 3. Коды, исправляющие одиночную ошибку
  • Лекция 14. Способы передачи информации в компьютерных линиях связи
  • 1. Параллельная передача данных
  • 2. Последовательная передача данных
  • 3. Связь компьютеров по телефонным линиям
  • Лекция 15. Классификация данных. Представление данных в памяти компьютера
  • 1. Классификация данных
  • 2. Представление элементарных данных в озу
  • Лекция 16. Классификация структур данных
  • 1. Классификация и примеры структур данных
  • 2. Понятие логической записи
  • Лекция 17. Организация структур данных в оперативной памяти и на внешних носителях
  • 1. Организация структур данных в озу
  • 2. Иерархия структур данных на внешних носителях
  • 3. Особенности устройств хранения информации
  • Контрольные вопросы
  • Список литературы
  • 3. Коды без разделителя. Условие Фано

    Рассмотрев один из вариантов двоичного неравномерного кодирования, попробуем найти ответ на следующий вопрос: возможно ли такое кодирование без использования разделительных знаков?

    Суть этой проблемы состоит в нахождении такого варианта кодирования сообщения, при котором последующее выделение из сообщения каждого отдельного знака (то есть декодирование) оказывается однозначным без специальных указателей разделения знаков.

    Наиболее простыми и употребимыми кодами без разделителя являются так называемые префиксные коды , которые удовлетворяют следующему условию –условию Фано :Сообщение, закодированное с использованием неравномерного кода может быть однозначно декодировано, если никакой из кодов в данном сообщении не совпадает с префиксом * (началом) какого-либо иного более длинного кода.

    Например, если имеется код 110, то уже не могут использоваться коды 1, 11, 1101, 110101 и пр.

    Если условие Фано выполняется, то при прочтении (декодировании, расшифровке) закодированного сообщения путем сопоставления с таблицей кодов всегда можно точно указать, где заканчивается один код и начинается другой.

    Пример 1 . Являются ли коды, представленные втабл. 4,префиксными? Коды, представленные в табл. 4, не являются префиксными. См., например, коды букв «О» и «Е», «А» и «Н», «С» и «М», «Д» и «Ч».

    Пример 2 . Имеется таблица префиксных кодов (табл. 6). Требуется декодировать следующее сообщение, закодированное с использованием этой приведенной кодовой таблицы:

    00100010000111010101110000110

    Табл. 6. Таблица префиксных кодов

    Декодирование производится циклическим повторением следующих действий:

      «Отрезать» от текущего сообщения крайний слева символ, присоединить его справа к рабочему (текущему) кодовому слову;

      сравнить текущее кодовое слово с кодовой таблицей; если совпадения нет, вернуться к пункту 1.

      С помощью кодовой таблицы текущему кодовому слову поставить в соответствие символ первичного алфавита;

      Проверить, имеются ли еще знаки в закодированном сообщении; если да, то перейти к пункту 1.

    Применение данного алгоритма к предложенному выше закодированному сообщению дает:

    00100010000111010101110000110

    Таким образом, доведя процедуру декодирования до конца, можно получить сообщение: «мама мыла раму».

    Таким образом, использование префиксного кодирования позволяет делать сообщение более коротким, поскольку нет необходимости передавать разделители знаков.

    Однако условие Фано не устанавливает конкретного способа формирования префиксного кода, оставляя поле для деятельности по разработке наилучшего из возможных префиксных кодов.

    4. Префиксный код Шеннона–Фано

    Рассмотрим вариант кодирования, который был предложен в 1948 – 1949 гг. независимо К. Шенноном и Р. Фано.

    Рассмотрим схему кодирования (как она строится) Шеннона–Фано на следующем примере .

    Пусть имеется первичный алфавит , состоящий из шести знаков:, где
    . Пусть вероятности появления этих знаков в сообщениях таковы:
    ,
    ,
    ,
    ,
    и
    . Расположим эти знаки в таблице в порядке убывания вероятностей.

    Разделим знаки на две группы так, чтобы суммы вероятностей в каждой из этих двух групп были бы приблизительно равными. При этом в 1-ю группу попадут и, а остальные – во 2-ю группу. Знакампервой группы присвоим первый слева разряд их кодов «0», а первым слева разрядом кодов символов второй группы пусть будет «1».

    Продолжим деление каждой из получающихся групп на подгруппы по той же схеме, то есть так, чтобы суммы вероятностей на каждом шаге в обеих подгруппах делимой группы были бы возможно более близкими. Таким образом будем получать по одному следующие разряды кодов символов . Эти следующие разряды будем приписывать справа к уже имеющимся.

    Вся эта процедура может быть схематически изображена в табл 7.

    Табл. 7. Построение кода Шеннона-Фано

    Знак

    Разряды кода

    Видно, что построенные коды знаков удовлетворяют условию Фано, следовательно, такое кодирование является префиксным.

    Найдем среднюю длину полученного кода по формуле

    ,

    где – число разрядов (символов) в коде, соответсвующем символу.

    Из таблицы видно, что
    ,
    ,
    .

    Таким образом, получаем:

    Таким образом, для кодирования одного символа первичного алфавитапотребовалось в среднем 2.45 символов вторичного (двоичного) алфавита.

    Определим среднее количество информации, приходящееся на знак первичного алфавита в первом приближении (с учетом различной вероятности появления этих знаков в сообщениях). Применим формулу Шеннона:

    .

    Найдем избыточность полученного двоичного кода:

    ,

    то есть избыточность – около 2.5.

    Выясним, является ли полученный код оптимальным. Нулей в полученных кодах – 6 штук, а единиц – 11 штук. Таким образом, вероятности появления 0 и 1 далеко не одинаковы. Следовательно, полученный код нельзя считать оптимальным.

    Задание 31. Неравномерные коды. Условие Фано

      5-54.Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, решили использовать неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать двоичную последовательность, появляющуюся на приёмной стороне канала связи. Для букв А, Б, В и Г использовали такие кодовые слова: А - 001, Б - 010, В - 000, Г - 011.

    Укажите, каким кодовым словом из перечисленных ниже может быть закодирована буква Д.

    Код должен удовлетворять свойству однозначного декодирования. Если можно использовать более одного кодового слова, укажите кратчайшее из них.

    1) 00 2) 01 3) 0000 4) 101

      5-85. Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв У, Ч, Е, Н, И и К, используется неравномерный двоичный префиксный код. Вот этот код: У – 000, Ч – 001, Е – 010, Н – 100, И – 011, К – 11. Можно ли сократить для одной из букв длину кодового слова так, чтобы код по-прежнему остался префиксным? Коды остальных букв меняться не должны. Выберите правильный вариант ответа.

    Примечание. Префиксный код – это код, в котором ни одно кодовое слово не является началом другого; такие коды позволяют однозначно декодировать полученную двоичную последовательность.

    1) кодовое слово для буквы Е можно сократить до 01

    2) кодовое слово для буквы К можно сократить до 1

    3) кодовое слово для буквы Н можно сократить до 10

    4) это невозможно

      5-94. Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы А использовали кодовое слово 1, для буквы Б – кодовое слово 011. Какова наименьшая возможная суммарная длина всех четырёх кодовых слов?

      5-74. По каналу связи передаются сообщения, содержащие только 4 буквы: E, Н, О, Т. В любом сообщении больше всего букв О, следующая по частоте буква – Е, затем – Н. Буква Т встречается реже, чем любая другая. Для передачи сообщений нужно использовать неравномерный двоичный код, допускающий однозначное декодирование; при этом сообщения должны быть как можно короче. Шифровальщик может использовать один из перечисленных ниже кодов. Какой код ему следует выбрать?

    1) Е – 0, Н – 1, О – 00, Т – 11 2) О – 1, Н – 0, Е – 01, Т – 10

    3) Е – 1, Н – 01, О – 001, Т – 000 4) О – 0, Н – 10, Е – 111, Т – 110

      5-105. По каналу связи передаются сообщения, каждое из которых содержит 15 букв А, 10 букв Б, 6 букв В и 4 буквы Г (других букв в сообщениях нет). Каждую букву кодируют двоичной последовательностью. При выборе кода учитывались два требования:

    а) ни одно кодовое слово не является началом другого (это нужно, чтобы код допускал однозначное декодирование);

    б) общая длина закодированного сообщения должна быть как можно меньше.

    Какой код из приведённых ниже следует выбрать для кодирования букв А, Б, В и Г?

    1) А:1, Б:01, В:001, Г:111

    2) А:1, Б:01, В:10, Г:111

    3) А:00, Б:01, В:10, Г:11

    4) А:100, Б:101, В:11, Г:0

      5-102. В сообщении встречается 10 разных букв. При его передаче использован неравномерный двоичный префиксный код. Известны коды трех букв: 11, 100, 101. Коды остальных семи букв имеют одинаковую длину. Какова минимальная суммарная длина всех 10-ти кодовых слов?

      5-104. В сообщении встречается 50 букв А, 30 букв Б, 20 букв В и 5 букв Г. При его передаче использован неравномерный двоичный префиксный код, который позволил получить минимальную длину закодированного сообщения. Какова она в битах?

      По каналу связи передаются сообщения, содержащие только пять букв: A, B, С, D, E. Для передачи используется двоичный код, допускающий однозначное декодирование. Для буквA, B, C используются такие кодовые слова: A – 111, B – 0, C – 100.

    Укажите кратчайшее кодовое слово для буквыD, при котором код будет допускать однозначное декодирование. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.

      9-1-23. После преобразования растрового 256-цветного графического файла в 16-цветный формат его размер уменьшился на 15 Кбайт. Каков был размер исходного файла в Кбайтах?

      9-1-25. После преобразования растрового графического файла его объем уменьшился в 1,5 раза. Сколько цветов было в палитре первоначально, если после преобразования было получено растровое изображение того же разрешения в 16-цветной палитре?

      13-37. При регистрации в компьютерной системе каждому пользователю выдаётся идентификатор, состоящий из 8 символов, первый и последний из которых – одна из 18 букв, а остальные – цифры (допускается использование 10 десятичных цифр). Каждый такой идентификатор в компьютерной программе записывается минимально возможным и одинаковым целым количеством байт (при этом используют посимвольное кодирование; все цифры кодируются одинаковым и минимально возможным количеством бит, все буквы также кодируются одинаковым и минимально возможным количеством бит). Определите объём памяти в байтах, отводимый этой программой для записи 500 паролей.

      13-38. При регистрации в компьютерной системе, используемой при проведении командной олимпиады, каждому ученику выдается уникальный идентификатор – целое число от 1 до 1000. Для хранения каждого идентификатора используется одинаковое и минимально возможное количество бит. Идентификатор команды состоит из последовательно записанных идентификаторов учеников и 8 дополнительных бит. Для записи каждого идентификатора команды система использует одинаковое и минимально возможное количество байт. Во всех командах равное количество участников. Сколько участников в каждой команде, если для хранения идентификаторов 20 команд-участниц потребовалось 180 байт?

      13-50. При регистрации в компьютерной системе каждому пользователю выдаётся пароль, состоящий из 15 символов и содержащий только символы из 12-символьного набора: А, В, C, D, Е, F, G, H, K, L, M, N. В базе данных для хранения сведений о каждом пользователе отведено одинаковое и минимально возможное целое число байт. При этом используют посимвольное кодирование паролей, все символы кодируют одинаковым и минимально возможным количеством бит. Кроме собственно пароля, для каждого пользователя в системе хранятся дополнительные сведения, для чего выделено целое число байт; это число одно и то же для всех пользователей. Для хранения сведений о 20 пользователях потребовалось 300 байт. Сколько байт выделено для хранения дополнительных сведений об одном пользователе? В ответе запишите только целое число – количество байт.

      16-165. Значение арифметического выражения: 9 22 + 3 66 – 18 записали в системе счисления с основанием 3. Сколько цифр «2» содержится в этой записи?