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

Жизненный цикл малярийного плазмодия
Это довольно интересный паразит, поэтому из всех одноклеточных животных я предлагаю на нём остановиться. Он имеет сложное развитие со сменой 2-х...
Синтез серной кислоты
Существует несколько способов получения серной кислоты, самые известные — нитрозный и контактный. Мы будем говорить про контактный, потому что именно...
Факторы производства и факторные доходы
Продолжаем наше знакомство с экономикой. Сегодня поговорим о факторах производства и факторных доходах. К факторам производства относятся...
Средняя скорость
Средней скоростью движения тела называется отношение пути S, пройденного телом, ко времени t, в течение которого двигалось тело: 🖇 Научимся ее...
ЗАДАНИЕ 17 | изогиеты
III тип — изогиеты 📚 Теория для задания: 📜 Алгоритм решения ① Определяем примерное значение показателей атмосферных осадков для каждой...
Литературные направления
Один из любимых вопросов на ЕГЭ сразу после вопроса о жанре произведения. Сохраняйте себе и не путайтесь в особенностях направлений! Литературное...

0 комментария

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.