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

Литературный конфликт
Два средневековых учёных-астронома и великих мага, сидят около окна и философствуют. 👨‍🎓👨‍🎓 — Друг мой, — говорит один, — знаете ли вы, что мир...
Микроскопия световая и электронная
Микроскопия — один из методов изучения в биологии. Это наблюдение очень мелких объектов с помощью увеличительного оборудования. Например,...
Главные события Северной войны 1700–1721 годов
Ищешь все важные события связанные с Северной войной 1700–1721 годов? Тогда тебе повезло. Мы подготовили шпаргалку, в которой приведены все причины,...
Покровная ткань
Что такое покровная ткань? Это слой (или несколько слоев) клеток, которые отделяют тело растения от окружающей среды 🧐 От сюда ясны функции этой...
Зарубежная литература для ЕГЭ
Представляем подборку от Василисы Бродской, преподавательницы по литературе. 🍁 УИЛЬЯМ ШЕКСПИР ●  Трагедия «Гамлет». Внешний конфликт -...
Магнит, проводник с током, силовые линии, магнитная индукция
В шпаргалке вспомним основные понятия и разберёмся в особенностях линий магнитного поля. – Линии магнитного поля — направленные линии в...

0 комментария

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.