методы классификации и методы кодирования информации
20. Система кодирования информации, классификация методов.
Система кодирования применяется для замены названия объекта на условное обозначение (код) в целях обеспечения удобной и более эффективной обработки информации.
Процедура присвоения объекту кодового обозначения называется кодированием.
Можно выделить две группы методов, используемых в системе кодирования, которые образуют: классификационную систему кодирования, ориентированную на проведение предварительной классификации объектов либо на основе иерархической системы, либо на основе фасетной системы; регистрационную систему кодирования, не требующую предварительной классификации объектов.
Классификационное кодирование применяется после проведения классификации объектов. Различают последовательное и параллельное кодирование.
Последовательное кодирование используется для иерархической классификационной структуры. Суть метода заключается в следующем: сначала записывается код старшей группировки 1-го уровня, затем код группировки 2-го уровня, затем код группировки 3-го уровня и т.д. В результате получается кодовая комбинация, каждый разряд которой содержит информацию о специфике выделенной группы на каждом уровне иерархической структуры. Последовательная система кодирования обладает теми же достоинствами и недостатками, что и иерархическая система классификации.
Параллельное кодирование используется для фасетной системы классификации. Суть метода заключается в следующем: все фасеты кодируются независимо друг от друга; для значений каждого фасета выделяется определенное количество разрядов кода. Параллельная система кодирования обладает теми же достоинствами и недостатками, что и фасетная система классификации.
Регистрационное кодирование используется для однозначной идентификации объектов и не требует предварительной классификации объектов. Различают порядковую и серийно-порядковую систему.
Порядковая система кодирования предполагает последовательную нумерацию объектов числами натурального ряда. Этот порядок может быть случайным или определяться после предварительного упорядочения объектов, например по алфавиту. Этот метод применяется в том случае, когда количество объектов невелико, например кодирование названий факультетов университета, кодирование студентов в учебной группе.
Серийно-порядковая система кодирования предусматривает предварительное выделение групп объектов, которые составляют серию, а затем в каждой серии производится порядковая нумерация объектов. Каждая серия также будет иметь порядковую нумерацию. По своей сути серийно-порядковая система является смешанной: классифицирующей и идентифицирующей. Применяется тогда, когда количество групп невелико.
Классификация и кодирование информации
Реализация процессов передачи, накопления и хранения информации тесно связано с решением проблем формализации, классификации и кодирования её.
Информация в технических системах (ЭВМ,АСУ и др.) представляется в формализованном виде.
Определение 1.Информация, представленная в формализованном виде, называется данными.
Формализация, классификация и кодирование информации необходимы для унификации документов, параметров реальных объектов, для организации вычислительного процесса, накопления и хранения информации. Этот процесс обеспечивает высокую скорость обработки данных, однозначность представление информации, высокую скорость поиска требуемых данных в памяти ЭВМ, минимизирует объём требуемой памяти для хранения.
Классификацией называется процесс упорядоченного распределения объектов заданного множества по группам(классам).
Системой классификации называют совокупность правил распределения объектов заданного множества на подмножества.
Кодированием называют процесс присвоения кодового обозначения объекту.
Кодом называют обозначение объекта или группы объектов в виде знаков или групп знаков(символов) по определённым правилам.
Применение системы классификации и кодирования зависят от сферы деятельности, применяемых средств обработки, характеристик множества учитываемых объектов и их параметров.
При классификации технико-экономической информации наиболее часто используют две системы классификации:
В иерархической системе установлено отношение подчинения между классификационными группировками. В ней устанавливаются ступени и уровни классификации. Основанием для деления являются признаки объектов. Система отличается большой информационной ёмкостью, привычностью применения, хорошей приспособленностью к ручной обработке, но в ней слабая гибкость структуры, так как основания деления заранее фиксированы, установлен порядок их следования, не допускающий включения новых объектов. Эту систему удобно представить схемой(Рис 6.1).
M Классифицируемое множество
1-ый уровень Г1 Гm1
2-й уровень
3-й уровень
ёмкость системы классификации
Рис.6.1
В фасетной системе классификации классифицируемое множество образует независимые группировки по различным аспектам классификации. Она не имеет жёсткой структуры. В ней множество объектов, характеризующихся набором признаков(фасетов), делятся многократно и независимо. Фасеты располагаются в виде простого перечисления по своим группировкам (Рис. 6.2).
Ф1 Ф2 Фn
 |
М
 |
| |
Исходное множество объектов может образовывать группировки по любому сочетанию фасетов: Г(Ф1,Ф2,…,Фn),Г(Ф1,Ф2),Г(Ф2,Фn) и т.п.
Ёмкость системы зависит от числа фасет и количества признаков в фасете. Значения различных фасет не должны пересекаться. Группы образуются из условия полезности применения в задачах.
Основные преимущества фасетной системы – гибкость структуры её построения, хорошая приспосабливаемость к машинной обработке информации. Недостаток – неполное использование ёмкости памяти.
Системы кодирования должны обеспечивать главные требования:
— позволять однозначное определение объекта(идентификацию);
— содержать необходимые сведения об объектах;
— обеспечивать минимальную длину кодового обозначения.
Они делятся на две основные группы:
1.Регистрационную,которая обеспечивает идентификацию объектов, но не содержит информации о его характеристиках.
2.Классификационную,которая даёт обширную информацию об объекте, но обладает ограниченной идентификацией.
В процессе кодирования объектам присваиваются цифровые, буквенные или буквенно-цифровые обозначения.
В регистрационной системе используются:
1.Порядковая система кодирования, в которой каждый объект кодируется текущим номером в списке. Для удобства обработки применяется равномерный код(например,001,002,…,999).
Достоинства: простота присвоения кодов и ввода новых объектов. Недостаток : отсутствие информации об объектах, сложность автоматической обработки.
2.Серийно-порядковая система кодирования отличаемая тем, что в ней выделяются серии порядковых номеров для сходных групп объектов. Например, на первой странице (№№ 1-20) – одна группа объектов (пылесосы), на второй странице(№№ 21-40) – другая группа объектов (часы) и т.д. Система даёт некоторую информацию об объектах, но ёмкость памяти используется плохо.
В классификационной системе используются последовательная и параллельная системы кодирования.
Последовательная система ориентирована на иерархическую систему классификаций. Код нижестоящей группировки образуется путём добавления символов к коду вышестоящей группировки. Достоинства: логичность построения, большая ёмкостью. Недостатки – негибкая структура.
Параллельная система характеризуется независимым кодированием признаков. Чаще используются при фасетной системе классификации. Система хорошо приспособлена для машинной обработки.
Существуют системы классификации и кодирования ведомственные, государственные и международные. Например, Международная стандартная хозяйственная классификация (ООН) использует четырёхступенчатую иерархическую систему классификации с последовательной системой кодирования цифровыми десятичными знаками (Х + Х + Х + Х).
Международная стандартная торговая классификация (ООН) имеет пять уровней (Х + Х + Х + Х + Х).
Единая система классификации и кодирования предметов материально-технического снабжения армий-членов НАТО использует четырёхступенчатую иерархическую систему классификации с последовательной и параллельной системой кодирования тринадцатью цифрами и идентификацией объектов в пределах групп
(ХХ + ХХ + : 00 + 0000000) – после двух ступеней кодирования продукции следует двухзначный код (00) страны и семизначный рациональный код предмета снабжения.
Государственные стандарты России используют иерархическую систему классификации с последовательным кодированием. Например, код 021124 означает:
021 – нефтепродукты светлые,
02112 – бензины автомобильные,
021124 – бензин автомобильный марки А-72.
В конструкторско-технологической классификации деталей используется аналогичный код. Например, код 401111 означает:
401 – тело вращения с L>2D
4011 – тело вращения с наружной поверхностью цилиндрической
гладкой, без наружной резьбы,
40111 – тело вращения без центрального отверстия,
401111 – тело вращения без закрытых уступов, без
пазов, лысок, граней на наружной поверхности, без
В информационных технических системах для целей удобства обработки, передачи по каналам связи часто применяется перекодировка исходных закодированных сообщений.
Информатика
План урока:
Примеры кодирования информации:
Другими словами, переход сообщения из одной формы ее в другую, согласно определенным правилам, и выражает в чем суть кодирования информации.
Информация проходит кодирование в целях:
История кодирования информации насчитывает сотни веков. Издавна люди использовали криптограммы (зашифрованные сообщения).
В 19 веке с изобретением телеграфа С. Морзе был придуман и принципиально новый способ шифрования. Телеграфное сообщение передавалось по проводам последовательностью коротких и долгих сигналов (точка и тире).
Вслед за ним Ж. Бодо создал основополагающий в истории современной информатики метод бинарного кодирования информации, который заключается в применении всего двух различающихся электрических сигналов. Кодирование информации в компьютере также подразумевает использование двух чисел.
Разработанная в 1948г. К. Шенноном «Теория информации и кодирования» стала основополагающей в современном кодировании данных.
Кодирование информации в информатике, одна из базовых тем. Понимание для чего нужна процедура кодирования передаваемой информации, каким образом она осуществляется, поможет в изучении принципов работы компьютера.
Способы кодировки
Проанализируем разнообразные виды информации и особенности ее кодирования.
По принципу представления все информационные сведения можно классифицировать на следующие группы:
Способы кодирования информации обусловлены поставленными целями, а также имеющимися возможностями,методами ее дальнейшей обработки и сохранения. Одинаковые сообщения могут отображаться в виде картинок и условных знаков (графический способ), чисел (числовой способ) или символов (символьный способ).
Соответственно происходит и классификация информации по способу кодирования:
Чтобы расшифровать сообщение, отображаемое в выбранной системе кодирования информации, необходимо осуществить декодирование – процесс восстановления до исходного материала. Для успешного осуществления расшифровки необходимо знать вид кода и методы шифрования.
Самыми распространенными видами кодировок информации являются следующие:
Различают такие методы кодирования информации как:
Двоичный код
Самый широко используемый метод кодирования информации – двоичное кодирование. Кодирование данных двоичным кодом применяется во всех современных технологиях.
Двоичное кодирование информации применяется для различных данных:
Обработка графических изображений
Кодирование текстовой, звуковой и графической информации осуществляется в целях ее качественного обмена, редактирования и хранения. Кодировка информационных сообщений различного типа обладает своими отличительными чертами, но, в целом, она сводится к преобразованию их в двоичном виде.
Рисунки, иллюстрации в книгах, схемы, чертежи и т.п. – примеры графических сообщений. Современные люди для работы с графическими данными все чаще применяют компьютерные технологии.
Суть кодирования графической и звуковой информации заключается в преобразовании ее из аналогового вида в цифровой.
Кодирование графической информации – это процедура присвоения каждому компоненту изображения определенного кодового значения.
Способы кодирования графической информации подчиняются методам представления изображений (растрового или векторного):
Источник
Многим станет интересно: «В чем суть кодирования графической информации, представленной в виде 3D-изображений?» Дело в том, что работа с трехмерными данными сочетает способы растровой и векторной кодировки.
Кодирование и обработка графической информации различного формата имеет как свои преимущества, так и недостатки.
Метод координат
Любые данные можно передать с помощью двоичных чисел, в том числе и графические изображение, представляющие собой совокупность точек. Чтобы установить соответствие чисел и точек в бинарном коде, используют метод координат.
Метод координат на плоскости основан на изучении свойств точки в системе координат с горизонтальной осью Ox и вертикальной осью Oy. Точка будет иметь 2 координаты.
Если через начало координат проходит 3 взаимно перпендикулярные оси X, Y и Z, то используется метод координат в пространстве. Положение точки в таком случае определяется тремя координатами.
Система координат в пространстве
Перевод чисел в бинарный код
Числовой способ кодирования информации, т.е. переход информационных данных в бинарную последовательность чисел широко распространен в современной компьютерной технике. Любая числовую, символьную, графическую, аудио- и видеоинформацию можно закодировать двоичными числами. Рассмотрим подробнее кодирование числовой информации.
Привычная человеку система счисления (основанная на цифрах от 0 до 9), которой мы активно пользуемся, появилась несколько сотен тысяч лет назад. Работа всей вычислительной техники организована на бинарной системе счисления. Алфавитом у нее минимальный – 0 и 1. Кодировка чисел совершается путем перехода из десятичной в двоичную систему счисления и выполнении вычислений непосредственно с бинарными числами.
Кодирование и обработка числовой информации обусловлено желаемым результатом работы с цифрами. Так, если число вводится в рамках текстового файла, то оно будет иметь код символа, взятого из используемого стандарта. Для математических вычислений числовые данные преобразуются совершенно другим способом.
Принципы кодирования числовой информации, представленной в виде целых или дробных чисел (положительных, отрицательных или равных 0) отличаются по своей сути. Самый простой способ перевести целое число из десятичной в двоичную систему счисления заключается в следующем:
Одна из важнейших частей компьютерной работы – кодирование символьной информации. Все многообразие цифр, русских и латинских букв, знаков препинания, математических знаков и отдельных специальных обозначений относятся к символам. Cимвольный способ кодирования состоит в присвоении определенному знаку установленного шифра.
Рассмотрим подробнее самые распространенные стандарты ASCII и Unicode – то, что применяется для кодирования символьной информации во всем мире.
Фрагмент таблицы ASCII
Первоначально было установлено, что для любого знака отводится в памяти компьютера 8 бит (1 бит – это либо «0», либо «1») бинарной последовательности. Первая таблица кодировки ASCII (переводится как «американский кодовый стандарт обмена сообщениями») содержала 256 символов. Ограниченная численность закодированных знаков, затрудняющая межнациональный обмен данными, привела к необходимости создания стандарта Unicode, основанного на ASCII. Эта международная система кодировки содержит 65536 символов. Закодировать огромное количество всевозможных обозначений стало возможным благодаря использованию 16-битного символьного кодирования.
Кодирование символьной и числовой информации принципиально отличается. Для ввода-вывода цифр на монитор или использовании их в текстовом файле происходит преобразование их согласно системе кодировки. В процессе арифметических действий число имеет совершенно другое бинарное значение, потому что оно переходит в двоичную систему счисления, где и совершаются все вычислительные действия.
Выбирать способ кодирования информации – графический, числовой или символьный необходимо отталкиваясь от цели кодировки. Например, число «21» можно ввести в компьютерную память цифрами или буквами «двадцать один», слово «ЗИМА» можно передать русскими буквами «зима» или латинскими «ZIMA», штрих-код товара передается изображением и цифрами.
Преобразование звука
Компьютерные технологии успешно внедряются в различные сферы деятельности, включая кодирование и обработку звуковой информации. С физической точки зрения, звук – это аналоговый сплошной сигнал. Процесс его перевода в ряд электрических импульсов называется кодированием звуковой информации.
Задачи, которые необходимо решить для успешной оцифровки сигнала:
Преобразование звука: а) аналоговый сигнал; б)дискретный сигнал.
Различают следующие методы кодирования звуковой информации:
Обработка текста
Текст – осмысленный порядок знаков. С использованием компьютера кодирование и обработка текстовой информации (набор, редактирование, обмен и сохранение письменного текста) значительно упростилось.
Кодирование текстовой информации – присвоение любому символу текста кода из кодировочной системы. Различают следующие стандарты кодировки:
В задачах на кодирование текстовой информации часто встречаются следующие понятия:
Например, мощность алфавита ASCII составляет 256 символов. При этом один знак занимает 8 бит (или 1 байт) памяти, а Unicode – 35536 символов и 16 бит (или 2 байта) соответственно.