Равномерное и неравномерное кодирование

Редакция Без Сменки
Честно. Понятно. С душой.

В ЕГЭ по информатике есть две вещи: 

◾Равномерное кодирование — все коды одинаковой длины. 

◾Неравномерное кодирование — НЕ все коды одинаковой длины. 

В целом, в школе этому обычно не уделяют никакого внимания, особенно схожести и связности и смыслу этих подходов. Сегодня мы как раз попробуем разобраться, почему существует два подхода и что у них общего. 

◾РАВНОМЕРНОЕ кодирование

Есть N объектов. Каждый из них кодируется минимально возможным и одинаковым кол-вом бит. Берём формулу log2(N), округляем в большую сторону до целого!

Пример:

Дано 6 объектов. Log2(6) = 2,584962500721156 = 3 бита, но вот этот момент, что по идее нужно не 3, а 2,5849… бита настораживает.

Наступление события с заданной вероятностью несёт какое-то количество информации. Вот наши 6 объектов. И про вероятность ни слова. Значит, что «вероятности объектов» равны.

Поясним: среди 6 объектов (совершенно разных) можно достать один с вероятностью p = 1/6. И информации это несёт -log2(1/6)=2.584962500721156…

◾НЕРАВНОМЕРНОЕ кодирование

А этот вариант как раз позволяет нам обойтись минимумом бит для кодирования заданных объектов. Строятся такие коды на основании частоты (вероятности) появления таких объектов (или кодовых слов). 

Для того, чтобы это продемонстрировать, построим коды для наших 6 объектов. Назовём их A B C D E F и присвоим им двоичные коды. Вероятность каждого объекта p = 1/6. 

Какой алгоритм действий? 

1) Выписываем объекты с вероятностями;

2) Объединяем по парам объекты с наименьшими вероятностями в один объект с вероятностью p = p1 + p2;

3) Повторяем пункт 2) пока не получим сумму p=1 ;

4) Теперь каждой веточке на каждом уровне присваиваем свой «код» 0 или 1 — последовательность вообще неважна — главное, чтобы из одного узла выходила в одну сторону единичка, а в другую нолик;

5) Теперь идём от корня к нашим исходным объектам и получаем код… 

В нашем случае получилось: 

A — 000 

B — 001 

C — 010 

D — 011 

E — 10 

F — 11 

💡 Тут ещё выполняется условие Фано, которое можно сформулировать следующим образом: «ни одно кодовое слово не может выступать в качестве начала любого другого кодового слова». 

То есть если у нас есть код «000», то мы уже не можем использовать код «0001» или «0000», так как код «000» уже занят буквой А, в таких случаях лучше строить дерево как на картинке!

Где вы учитесь?

Вам также будет интересно

Кора больших полушарий
Это самый молодой отдел, и у человека он достигает максимального развития среди всех млекопитающих. Состоит из коры больших полушарий (КБП). В коре...
Плоды
Яблоко — это плод. А плод— это генеративный орган Покрытосеменных растений 🍏 Внутри плода располагаются семена. Он их как бы «покрывает», поэтому...
лирика М. Цветаевой
🔺 Запоминай ключевые моменты. Это точно пригодится на ЕГЭ!
Работа клапанов сердца
Для того чтобы понять, как работают клапаны, давайте разберёмся, что это вообще такое. Кровь должна двигаться через сердце в одном...
Химические свойства фенола
Фенол обладает слабыми кислотными свойствами! 1️⃣ Взаимодействие с щелочными металлами 2С₆H₅OH + 2Na → 2С₆H₅ONa + H₂ Образуется фенолят натрия ...
Внешняя политика Николая I
Что у нас по внешней политике? Турки уже не особо раздражают, Черное и Балтийское море есть, Наполеон мертв с 1821 года. Что же делать? Ничего...

0 комментария

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.