Информатика. 10 класс
Конспект урока
Информатика, 10 класс. Урок № 14.
Тема — Кодирование текстовой информации
Цели и задачи урока:
— познакомиться со способами кодирования и декодирования текстовой информации с помощью кодовых таблиц и компьютера;
— познакомиться со способом определения информационного объема текстового сообщения;
— познакомиться с алгоритмом Хаффмана.
Вся информация в компьютере хранится в двоичном коде. Поэтому надо научиться преобразовывать символы в двоичный код.
Формула Хартли определяет количество информации в зависимости от количества возможных вариантов:
N — это количество вариантов,
i — это количество бит, не обходимых для кодирования.
Если же мы преобразуем эту формулу и примем за N — количество символов в используемом алфавите (назовем это мощностью алфавита), то мы поймем, сколько памяти потребуется для кодирования одного символа.
N=2 i , где N — кол-во возможных вариантов
i — кол-во бит, потребуемых для кодирования
Итак, если в нашем алфавите будет присутствовать только 32 символа, то каждый из них займет только 5 бит.
И тогда каждому символу мы дадим уникальный двоичный код. Такую таблицу мы будем назвать кодировочной.
Первая широко используемая кодировочная таблица была создана в США и называлась ASCII, что в переводе означало American standard code for information interchange. Как вы видите, в таблице присутствуют не только латинские буквы, но и цифры, и даже действия. Каждому символу отводится 7 бит, а значит, всего было закодировано 128 символов.
Но так как этого количества было недостаточно, стали создаваться другие таблицы, в которых можно было закодировать и другие символы. Например, таблица Windows-1251, которая, по сути, являлась изменением таблицы ASCII, в которую добавили буквы кириллицы. Таких таблиц было создано множество: MS-DOS, КОИ-8, ISO, Mac и другие:
Проблема использования таких различных таблиц приводила к тому, что текст, написанный на одном компьютере, мог некорректно читаться на другом. Например:
Поэтому была разработана международная таблица кодировки Unicode, включающая в себя как символы английского, русского, немецкого, арабского и других языков. На каждый символ в такой таблице отводится 16 бит, то есть она позволяет кодировать 65536 символов. Однако использование такой таблицы сильно «утяжеляет» текст. Поэтому существуют различные алгоритмы неравномерной кодировки текста, например, алгоритм Хаффмана.
Идея алгоритма Хаффмана основана на частоте появления символа в последовательности. Символ, который встречается в последовательности чаще всего, получает новый очень маленький код, а символ, который встречается реже всего, получает, наоборот, очень длинный код.
Пусть нам дано сообщение aaabcbeeffaabfffedbac.
Чтобы узнать наиболее выгодный префиксный код для такого сообщения, надо узнать частоту появления каждого символа в сообщении.
Подсчитайте и внесите в таблицу частоту появления каждого символа в сообщении:
У вас должно получиться:
Расположите буквы в порядке возрастания их частоты.
Теперь возьмем два символа с наименьшей чистотой и представим их листьями в дереве, частота которого будет равна сумме частот этих листьев.
Символы d и c превращаются в ветку дерева:
Проделываем эти шаги до тех пор, пока не получится дерево, содержащее все символы.
Итак, сортируем таблицу:
Объединяем символ e и символ cd в ветку дерева:
Получился префиксный код. Теперь осталось расставить 1 и 0. Пусть каждая правая ветвь обозначает 1, а левая — 0.
Составляем код буквы, идя по ветке дерева от буквы к основанию дерева.
Тогда код для каждой буквы будет:
Закодируйте ASCII кодом слово MOSCOW.
Составим таблицу и поместим туда слово MOSCOW. Используя таблицу ASCII кодов, закодируем все буквы слова:
Источник
Конспект урока информатики в 10 классе «Кодирование информации»
Автор: Лукьянова Светлана Владимировна
учитель информатики МОУ «СОШ № 20» город Абакан
Конспект урока информатики в 10 классе по теме: Представление информации на компьютере.
Автор: Лукьянова С. В., учитель информатики МБОУ «СОШ № 20», г. Абакан
Цель урока: Повторение изученного материала по теме представление информации на компьютере. Подготовка к контрольной работе.
В начале урока класс делится на две группы. 1 группа выполняет задание на компьютерах, 2 группа – за партами.
Работа с классом:
Учитель: Как известно информация – это сведения об окружающем нас мире.
Существуют основные виды информации:
Любая из них может, представлена в компьютерной форме.
Как информация кодируется на компьютере?
Вся информация, с которой имеет дело компьютерная техника, кодируется при помощи двоичного кода, т. е. ее можно представить в виде последовательности всего двух знаков – 1 и 0.
Почему именно двоичное кодирование используется в вычислительной технике?
Просто этот способ кодирования легко реализовать технически: 1 – есть сигнал, 0 – нет сигнала. (Для человека такой способ кодирования неудобен тем, что двоичные последовательности получаются достаточно длинными. Но технике легче иметь дело с большим числом однотипных элементов, чем с небольшим числом сложных.)
Итак, давайте вспомним, как разные виды информации кодируются в компьютере?
Начнем с текстовой информации. О том, как текстовая информация представляется на компьютере, нам напомнит … (выступление ученика).
(Идет доклад о кодировании текстовой информации)
Для кодирования текстовой информации в компьютере используются специальные таблицы кодов, в этих таблицах каждому символу алфавита ставится в соответствие некое двоичное число.
Спасибо за выступление, если вопросов нет, то предлагаю выполнить задания на кодирование текстовой информации.
Вам предлагается выполнить следующие задания:
Задание для 1 группы: смотри Практическую работу № 1 (К).
Задание для 2 группы: смотри Практическую работу № 1 (Т).
Практическая работа № 1(Т)
По теме: Кодирование графической информации (для выполнения в тетради)
Решите следующие задачи:
Каков информационный объем текста, содержащего слово ИНФОРМАТИКА:
в 16-битной кодировке;
в 8-битной кодировке.
Текст занимает ½ Кбайта. Какое количество символов он содержит?
Десятичный код буквы «К» в таблице ASSII равен 202. Не пользуясь таблицей, составьте последовательность кодов, соответствующих слову КОЛОКОЛ. Переведите полученную последовательность десятичных кодов в двоичную систему счисления. (Перевод чисел осуществите, не используя, калькулятор).
Практическая работа № 1 (К)
По теме: Кодирование текстовой информации (для выполнения на компьютере)
Откройте текстовый редактор Word .
В горизонтальном меню ВСТАВКА СИМВОЛ
В появившимся диалоговом окне СИМВОЛ, установите: шрифт – Arial , набор –кириллица, код знака — … , из ASSII (дес.) (Смотри рис.1)
Р
исунок 1
Постройте таблицу (см. рис. 2). Закодируйте представленные в таблице слова, соблюдая регистр букв (код каждой буквы впишите ниже под буквой.
Для получения десятичного кода, переведите найденное десятичное число в двоичную систему счисления, можно пользоваться калькулятором.
Учитель: Обратите внимание, на каждом столе лежит оценочный лист. Заполним сейчас 1 часть оценочного листа. Впишите свою фамилию и имя.
Ф. И. ученика (ов) выполняющих на данном компьютере практическую работу №1:
Работу проверил(ли) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ф. И. ученика (ов) выполняющих на данном компьютере практическую работу №2:
Количество правильных слов в кроссворде, замечания по оформлению: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Работу проверил(ли) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ф. И. ученика (ов) выполняющих на данном компьютере практическую работу №3:
Имя и путь к файлу ответа:
Ф. И. ученика (ов) выполняющих на данном компьютере практическую работу №3:
Имя и путь к файлу ответа:
Ф. И. ученика (ов) выполняющих практическую работу №1:
Работу проверил(ли): __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ф. И. ученика (ов) выполняющих практическую работу №2:
Работу проверил(ли): __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ф. И. ученика (ов) выполняющих практическую работу №3:
Ф. И. ученика (ов) выполняющих практическую работу №3:
Учитель: Предлагаю группам поменяться местами, те, кто сидел за компьютером, садятся за парты и наоборот.
Осуществим проверку заданий. (1 – 2 мин.) Правильные ответы представлены на слайдах. Если все задания практической работы выполнены верно, в оценочной карте ставим «1», если есть ошибки, то «0». (Идет взаимопроверка, заполняются оценочные листы. 1 группа оценивает 2, и наоборот).
Учитель: Переходим к кодированию графической информации.
О том, как кодируется графическая информация на компьютере расскажет … (выступление ученика).
(Идет доклад о кодировании графической информации)
При кодировании графическом информации необходимо осуществить процесс пространственной дискретизации, т. е. разбить изображение на отдельные мелкие фрагменты (пиксели). При этом каждому пикселю присваивается код (двоичный) цвета.
Качество изображения зависит от разрешающей способности, т. е количества точек и от количества цветов в палитре.
Выполняется практическая работа № 2.
Задание для 1 группы: смотри Практическую работу № 1 (К).
Задание для 2 группы: смотри Практическую работу № 1 (Т).
Практическая работа № 2(Т)
По теме: Кодирование графической информации (для выполнения в тетради)
Решите следующие задачи:
Какой объем видеопамяти необходим для хранения одной страницы изображения при условии при условии, что разрешающая способность экрана 640х480 пикселей, а количество используемых цветов – 16?
После преобразования графического изображения количество цветов уменьшилось с 256 до 16. Во сколько раз уменьшился объем занимаемой им памяти?
Практическая работа № 2(К)
По теме: Кодирование текстовой информации (для выполнения на компьютере)
Откройте текстовый редактор Word .
Постройте таблицу (см. рис. 3) и впишите правильные ответы.
Процесс разбиения изображения на фрагменты малого размера. (13 букв)
Наименьший элемент изображения. (5 букв)
Другое название наименьшего элемента изображения. (7 букв)
Один из основных составляющих цветов. (7 букв)
Прямоугольная сетка, накладываемая на экран. (5 букв)
Устройство, обрабатывающее графическую информацию. (10 букв)
Один из основных составляющих цветов. (7 букв)
Один из основных составляющих цветов. (5 букв)
Графический параметр экрана монитора. (10 букв)
Составляющая изображения. (4 буквы)
Учитель: Предлагаю группам поменяться местами, те, кто сидел за компьютером, садятся за столы и наоборот.
Осуществим проверку заданий. (1 – 2 мин.) Правильные ответы представлены на слайдах. Если все задания практической работы выполнены, верно, в оценочной карте ставим «1», если есть ошибки, то «0».
(Идет взаимопроверка, заполняются оценочные листы. 1 группа оценивает 2, и наоборот).
Учитель: Переходим к кодированию звуковой информации.
Давайте вспомним основные принципы кодирования звуковой информации. Для этого ответим на следующие вопросы:
Что представляет собой звук? (Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.)
Каким по типу является звуковой сигнал? (Непрерывный, аналоговый сигнал, графиком является гладкая кривая. Непрерывный сигнал не несет в себе информации, поэтому он должен быть превращен в последовательность двоичных нулей и единиц – двоичный (цифровой) код.)
Что это за устройства АЦП и ЦАП, для чего они нужны? (Аналогово-цифровой преобразователь нужен для осуществления оцифровки звука, т. е. для преобразования аналогового сигнала в дискретный (цифровой). Цифро-аналоговый преобразователь нужен для осуществления обратного процесса воспроизведения закодированного звука)
Как кодируется звук на компьютере. Для этого необходимо вспомнить схему кодирования звука:
На слайде вашему вниманию представлена схема кодирования и декодирования звука необходимо начертить эту схему в тетради и заполнить пропущенные места см. рис. 4.
На слайде вашему вниманию представлена формула, прочитайте ее.
Заполните следующую таблицу:
Объем звуковой информации
Глубина кодирования (количество бит, используемое для кодирования различных уровней сигнала или состояний)
Частота дискретизации ( количество измерений уровня звукового сигнала в единицу времени)
Какова длительность звучания звуковой информации при частоте дискретизации 11 кГц, глубине кодирования 8 бит и объеме 1200 Кбайт.
При кодировании звуковой информации на компьютере необходимо выполнить оцифровку звука. Качество звука зависит от двух характеристик – глубины кодирования звука и частоты дискретизации.
Для того, чтобы вспомнить как числовая информация кодируется на компьютере, я предлагаю каждому из вас решить практическую работу № 3.
Та группа, которая сидит за компьютерами выполняет 1 часть практической работы № 3, другая группа, выполнят вторую часть практической работы. Затем группы меняются местами.
Практическая работа № 3
По теме: Кодирование числовой информации
1 часть (для выполнения на компьютере):
1. Заполните таблицу:
Прямой код модуля
Для заполнения таблицы выберите четырехзначное целое отрицательное число. Можно воспользоваться калькулятором.
Представьте число + 618 и -6110 в двухбайтовой разрядной сетке. Заполните таблицу ниже
Источник
