2. Кодування та декодування інформації
Ми живемо з вами у сучасному інформаційному суспільстві, в якому люди різноманітних професій постійно опрацьовують інформацію, яка подана різними способами. Інформацію, як ви знаєте, ми можемо подавати у вигляді тексту, звуку, графіки, спеціальними позначеннями чи умовними сигналами. Із цими даними ми виконуємо різні дії: шукаємо, зберігаємо, передаємо іншим. Дії, що виконують із інформацією, називають інформаційними процесами . До таких процесів відносять і процес опрацювання інформації.
Так, коли ви читаєте художній твір, ви можете зробити власні висновки стосовно дій головних героїв, які можуть навіть не співпадати із думкою автора. Під час медичного огляду лікар, оглянувши хворого та ознайомившись із результатами аналізів, ставить діагноз та визначає спосіб лікування. А вчитель після перевірки контрольної роботи ставить оцінки та робить висновок, чи засвоїли учні матеріал.
Людям сьогодні опрацьовувати інформацію допомагають сучасні технічні засоби. Перш за все, для цього потрібно представити повідомлення у вигляді, який зможе обробити комп’ютер, та визначити алгоритм опрацювання даних.
Прикладами процесу опрацювання даних є кодування та декодування інформації.
Кодування даних — це процес, коли одну послідовність сигналів, якою подана інформація, замінюють на іншу.
Кодування інформації відбувається для того, щоб зберегти, передати чи захистити повідомлення. З історії відомо багато прикладів кодування повідомлень з метою захистити інформацію від ворогів. Одним з відомих прикладів кодування даних є шифр Цезаря, який римський імператор Гай Юлій Цезар (\(100\) — \(44\) рр. до н.е.) використовував для секретного листування зі своїми генералами. Для кодування використовувалась заміна кожної літери в тексті на іншу, що знаходилась на декілька позицій праворуч чи ліворуч за алфавітом.
Якщо закодувати слово ” код ” за шифром Цезаря зі зсувом на \(5\) літер праворуч, отримаємо слово ” пуи “.
Цей процес широко використовується і в сучасному світі. Сучасне кодування інформації придатне для використання не тільки людиною, а й різними технічними засобами. Прикладом такого кодування слугує QR-код, зображений на товарі, відсканувавши який ми можемо дізнатися певну інформацію про виробника чи властивості цього товару.
Під час кодування даних обов’язково визначають не тільки набір сигналів, яким замінять повідомлення, а й вказують порядок, за яким буде здійснюватися ця заміна. Той самий порядок буде використаний, якщо необхідно розшифрувати закодовану інформацію.
Процес декодування інформації використовується, коли нам потрібно розпізнати закодоване повідомлення. Декодування відбувається, коли ми визначаємо виробника за штрих-кодом товару, дотримуємось правил дорожнього руху згідно із дорожніми знаками, спілкуємося за допомогою мови жестів.
Інформатика : підруч. для 8-го кл. загальноосвіт. навч. закл. / Й.Я.Ривкінд [та ін.]. — Київ: Генеза, 2016. — 288с. : іл.
Переведення (переклад) чисел в бінарний код
Числовий спосіб кодування інформації, тобто перехід інформаційних даних в бінарну послідовність чисел широко поширений в сучасній комп’ютерній техніці. Будь-яку числову, символьну, графічну, аудіо – та відеоінформацію можна закодувати двійковими числами. Розглянемо докладніше кодування числової інформації.
Звична людині система числення (заснована на цифрах від 0 до 9), якою ми активно користуємося, з’явилася кілька сотень тисяч років тому. Робота всієї обчислювальної техніки організована на бінарній системі числення. Алфавітом у неї мінімальний – 0 і 1. Кодування чисел відбувається шляхом переходу з десяткової в двійкову систему числення і виконанні обчислень безпосередньо з бінарними числами.
Кодування і обробка числової інформації обумовлено бажаним результатом роботи з цифрами. Так, якщо число вводиться в рамках текстового файлу, то воно буде мати код символу, взятого з використовуваного стандарту. Для математичних обчислень числові дані перетворюються зовсім іншим способом.
Принципи кодування числової інформації, представленої у вигляді цілих або дробових чисел (позитивних, негативних або рівних 0) відрізняються за своєю суттю.
Найпростіший спосіб перевести ціле число з десяткової в двійкову систему числення полягає в наступному:
- число потрібно розділити на 2;
- якщо частка більше 1, то необхідно продовжити Розподіл до того моменту, поки результат буде дорівнює 0 або 1;
- записати результат останньої операції і залишки від ділення в зворотній послідовності;
- отримане число і буде шуканим кодовим значенням.
Одна з найважливіших частин комп’ютерної роботи – кодування символьної інформації. Все різноманіття цифр, українських і латинських букв, розділових знаків, математичних знаків і окремих спеціальних позначень відносяться до символів. Символьний спосіб кодування полягає в присвоєнні певного знаку встановленого шифру.
Розглянемо докладніше найпоширеніші стандарти ASCII і Unicode – те, що застосовується для кодування символьної інформації в усьому світі.
Спочатку було встановлено, що для будь-якого знака відводиться в пам’яті комп’ютера 8 біт (1 біт-це або «0», або «1») бінарної послідовності. Перша таблиця кодування ASCII (перекладається як «американський кодовий стандарт обміну повідомленнями») містила 256 символів.
Обмежена чисельність закодованих знаків, що ускладнює міжнаціональний обмін даними, призвела до необхідності створення стандарту Unicode, заснованого на ASCII. Ця міжнародна система кодування містить 65536 символів. Закодувати величезну кількість всіляких позначень стало можливим завдяки використанню 16-бітного символьного кодування.
Кодування символьної та числової інформації принципово відрізняється. Для введення-виведення цифр на монітор або використанні їх в текстовому файлі відбувається перетворення їх відповідно до системи кодування. В процесі арифметичних дій число має зовсім інше бінарне значення, тому що воно переходить в двійкову систему числення, де і відбуваються всі обчислювальні дії.
Вибирати спосіб кодування інформації – графічний, числовий або символьний необхідно відштовхуючись від мети кодування. Наприклад, число «21» можна ввести в комп’ютерну пам’ять цифрами або буквами «двадцять один», слово «ЗИМА» можна передати українськими буквами «зима» або латинськими “ZIMA”, штрих-код товару передається зображенням і цифрами.
Таблиця з поясненнями на тему “Переведення (переклад) чисел в бінарний код”
| Етап | Пояснення |
|---|---|
| Визначення системи числення | Оберіть систему числення, у яку ви хочете перевести число. В даному випадку — двійкову систему числення. |
| Поділ числа на двійкові розряди | Розділіть число на розряди, починаючи з найменшого. |
| Визначення значення розрядів | Присвойте значення кожному розряду відповідно до його позиції у двійковому числі (наприклад, 2^0, 2^1, 2^2, і т. д.). |
| Множення та додавання | Помножте значення кожного розряду на відповідну позицію і додайте всі ці значення. |
| Отримання бінарного коду | Запишіть отримані суми у двійковій системі числення. Це і буде бінарний код числа. |
Переведімо десяткове число 25 в двійковий код.
- Визначення системи числення: Двійкова система числення.
- Поділ числа на двійкові розряди: 25 = 1 * 2^4 + 1 * 2^3 + 0 * 2^2 + 0 * 2^1 + 1 * 2^0.
- Визначення значення розрядів: 1 1 0 0 1.
- Множення та додавання: 1 * 16 + 1 * 8 + 0 * 4 + 0 * 2 + 1 * 1 = 25.
- Отримання бінарного коду: 11001.
Отже, 25 у десятковій системі числення дорівнює 11001 у двійковій системі числення.