Презентация, доклад по информатике на тему Сжатие двоичного кода (10 класс, профильный уровень)

Содержание

Любая информация в компьютере представляется в форме двоичного кода. Чем больше длина этого кода, тем больше места в памяти компьютера он занимает, тем больше времени требуется для его передачи по каналам связи. Все это складывается на

Слайд 1Сжатие двоичного кода

Сжатие двоичного кода

Слайд 2Любая информация в компьютере представляется в форме двоичного кода. Чем больше

длина этого кода, тем больше места в памяти компьютера он занимает, тем больше времени требуется для его передачи по каналам связи.
Все это складывается на производительности компьютера, на эффективности использования компьютерных сетей.
Любая информация в компьютере представляется в форме двоичного кода. Чем больше длина этого кода, тем больше места

Слайд 3Для сокращения объема данных выполняется их сжатие.
Сжатие данных – это процесс,

обеспечивающий уменьшение объема данных за счет изменения способа их организации.
Возможны две ситуации при сжатии:
Потеря информации в результате сжатия недопустимы;
Допустима частичная потеря информации в результате сжатия.
Для сокращения объема данных выполняется их сжатие.Сжатие данных – это процесс, обеспечивающий уменьшение объема данных за счет

Слайд 4При упаковке данных в файловые архивы производится их сжатие без потери

информации.
Файловые архивы создаются для временного хранения на носителях или передачи по каналам связи. Для работы с этими данными требуется их распаковка (разархивирование), т.е. приведение к первоначальному виду. При этом ни один бит не должен быть потерян.
При упаковке данных в файловые архивы производится их сжатие без потери информации.Файловые архивы создаются для временного хранения

Слайд 5Например:
Если сжатию подвергается текст, то после распаковки в нем не должен

быть искажен ни один символ.
Сжатая программа также должна полностью восстанавливаться, поскольку малейшее искажение приведет ее в неработоспособное состояние.
Например:Если сжатию подвергается текст, то после распаковки в нем не должен быть искажен ни один символ.Сжатая программа

Слайд 6Сжатие с частичной потерей информации
Производится при сжатии кода изображения (графики, видео)

и звука.
Сжатие с частичной потерей информацииПроизводится при сжатии кода изображения (графики, видео) и звука.

Слайд 7Сжатие кода графики.
Объем кода можно сократить за счет того, что коды

цвета хранить не для каждого пикселя, а через один, два и т.д. пикселей растра.
Чем больше такие пропуски, тем больше сжимаются данные, но при этом ухудшается качество изображения
Сжатие кода графики.Объем кода можно сократить за счет того, что коды цвета хранить не для каждого пикселя,

Слайд 8Сжатие кода видео.
Быстро меняющиеся фрагменты фильма можно кодировать менее подробно, чем

статические кадры.
Сжатие кода видео.Быстро меняющиеся фрагменты фильма можно кодировать менее подробно, чем статические кадры.

Слайд 9Сжатие кода звука.
Поддается труднее всего.
При хорошем качестве записи его объем в

несжатом виде очень большой, а избыточность относительно мала.
Используется психофизиологические особенности человеческого слуха. Учитывается, к каким гармоникам естественного звука наш слух более восприимчив, а к каким – менее. Слабо воспринимаемые гармоники отфильтровываются путем математической обработки. Сжатию также способствует учет нелинейной зависимости между амплитудой звуковых колебаний и восприятием нашим ухом громкости звучания.
Сжатие кода звука.Поддается труднее всего.При хорошем качестве записи его объем в несжатом виде очень большой, а избыточность

Слайд 10Сжатие без потери информации
Первый подход: использование неравномерного кода.
Второй подход: выявление повторяющихся

фрагментов кода.
Сжатие без потери информацииПервый подход: использование неравномерного кода.Второй подход: выявление повторяющихся фрагментов кода.

Слайд 11Использование неравномерного кода.
Символы с меньшим информационным весом, т.е.часто встречающиеся, кодировать более

коротким кодом по сравнению с реже встречающимися символами.
При таком подходе можно существенно сократить объем общего кода текста и, соответственно, места, занимаемого им в памяти компьютера.
Использование неравномерного кода.Символы с меньшим информационным весом, т.е.часто встречающиеся, кодировать более коротким кодом по сравнению с реже

Слайд 12Одним из простейших, но весьма эффективных способов построения двоичного неравномерно кода,

является алгоритм Дэвида Хаффмана
Одним из простейших, но весьма эффективных способов построения двоичного неравномерно кода, является алгоритм Дэвида Хаффмана

Слайд 13Алгоритм Хаффмана -
Адаптивный алгоритм оптимального префиксного кодирования алфавита с минимальной избыточностью.
Был разработан 1952 году аспирантом Массачусетского технологического

института Дэвидом Хаффманом при написании им курсовой работы. В настоящее время используется во многих программах сжатия данных.
Алгоритм Хаффмана -Адаптивный алгоритм оптимального префиксного кодирования алфавита с минимальной избыточностью. Был разработан 1952 году аспирантом Массачусетского технологического института Дэвидом Хаффманом при написании им курсовой работы.

Слайд 14Таблица Хаффмана
В этой таблице буквы расположены в порядке убывания частоты повторяемости

в тексте. Самые часто используемые в текстах буквы «Е» и «Т» имеют коды размером 3 бита, а самые редкие буквы «Q» и «Z» – 10 битов.

Особенностью данного кода является его префиксная структура. Это значит, что код любого символа не совпадает с началом кода всех остальных символов.

Таблица ХаффманаВ этой таблице буквы расположены в порядке убывания частоты повторяемости в тексте. Самые часто используемые в

Слайд 15Префиксные коды
Чтобы понять, как строятся префиксные коды, рассмотрим, как построить ориентированный

граф, определяющий этот код.
Например, кодовые слова 00, 01, 10, 011, 100, 101, 1001, 1010, 1111, кодируют соответственно буквы: a, b, c, d, e, f, g, h, i.
Префиксные кодыЧтобы понять, как строятся префиксные коды, рассмотрим, как построить ориентированный граф, определяющий этот код. Например, кодовые

Слайд 16Префиксные коды
Построим граф этого кода.
Из начальной вершины выходят две дуги, помеченные

0 и 1. Затем из конца каждой такой дуги входят новые дуги, помеченные 0 и 1 так, чтобы, идя по этим дугам от корня, читалось начало какого-либо кодового слова.
Префиксные кодыПостроим граф этого кода.Из начальной вершины выходят две дуги, помеченные 0 и 1. Затем из конца

Слайд 17Префиксные коды
Если при этом какая-то последовательность оказывается прочитанной полностью, то у

конца последней дуги пишется кодируемый символ.

Из получившихся вершин снова проводятся дуги — и так далее, до тех пор, пока не будут исчерпаны все коды.

Префиксные кодыЕсли при этом какая-то последовательность оказывается прочитанной полностью, то у конца последней дуги пишется кодируемый символ.

Слайд 19Коэффициентом сжатия называют отношение длины кода в байтах после сжатия к

его длине до сжатия.
В данном примере: коэффициент сжатия = 16/29  0,55
Раскодирование (распаковка) текста производится с помощью двоичного дерева кодирования Хаффмана.
Деревом называется графическое представление (граф) структуры связей между элементами некоторой системы.
Двоичным деревом называется дерево, в котором любая вершина, имеет не более двух потомков.
Корнем дерева называется единственная вершина, не имеющая родительской вершины.
Листьями дерева называются вершины, не имеющие потомков.

Коэффициентом сжатия называют отношение длины кода в байтах после сжатия к его длине до сжатия.В данном примере:

Слайд 20Графическое изображение дерева Хаффмана, соответствующего табл. 1.8

Графическое изображение дерева Хаффмана, соответствующего табл. 1.8

Слайд 22Пример: Предположим, что необходимо выполнить сжатие текстового документа с фразой “мама_мыла_раму”. Наш

исходный текст “весит” 112 бит, так как каждый символ занимает 8 бит в кодовой таблице, а таких символов у нас 14 штук.
Пример: Предположим, что необходимо выполнить сжатие текстового документа с фразой “мама_мыла_раму”. Наш исходный текст “весит” 112 бит,

Слайд 231. Составляем таблицу частот, то есть, подсчитываем количество вхождений каждой буквы

во фразу, в результате чего получим вес каждой буквы:
1. Составляем таблицу частот, то есть, подсчитываем количество вхождений каждой буквы во фразу, в результате чего получим

Слайд 242. Сортируем значения в таблице по весам, в порядке спадания:

2. Сортируем значения в таблице по весам, в порядке спадания:

Слайд 253. Выбираем 2 значения с минимальными весами (“р” и “у”), суммируем

их веса и заменяем эти значения в таблице одним объединенным значением:
3. Выбираем 2 значения с минимальными весами (“р” и “у”), суммируем их веса и заменяем эти значения

Слайд 26Формируем дерево

Формируем дерево

Слайд 274. Снова выбираем 2 значения с минимальными весами (“ы” и “л”),

делаем с ними то же, что и на предыдущем шаге:
4. Снова выбираем 2 значения с минимальными весами (“ы” и “л”), делаем с ними то же, что

Слайд 28Дерево стало таким:

Дерево стало таким:

Слайд 295. Снова выбираем 2 значения с минимальными весами (“ыл” и “ру”),

делаем с ними то же, что и на предыдущем шаге:
5. Снова выбираем 2 значения с минимальными весами (“ыл” и “ру”), делаем с ними то же, что

Слайд 30Дерево стало таким:

Дерево стало таким:

Слайд 316. Снова выбираем 2 значения с минимальными весами (“_” и “ылру”),

делаем с ними то же, что и на предыдущем шаге
6. Снова выбираем 2 значения с минимальными весами (“_” и “ылру”), делаем с ними то же, что

Слайд 32Дерево стало таким:

Дерево стало таким:

Слайд 337. Снова выбираем 2 значения с минимальными весами (“м” и “а”),

делаем с ними то же, что и на предыдущем шаге:
7. Снова выбираем 2 значения с минимальными весами (“м” и “а”), делаем с ними то же, что

Слайд 34Дерево стало таким:

Дерево стало таким:

Слайд 35Последний шаг:

Последний шаг:

Слайд 38РЕЗУЛЬТАТ
КОЭФФИЦИЕНТ СЖАТИЯ: 112/40=2,8

РЕЗУЛЬТАТКОЭФФИЦИЕНТ СЖАТИЯ: 112/40=2,8

Слайд 39Решить самостоятельно:
Постройте код Хаффмана для фраз и определить коэффициент сжатия.
Карл_ у_клары_украл_

кораллы, а_клара_У_карла_украла_кларнет
НА_ ДВОРЕ_ ТРАВА,_ НА_ ТРАВЕ_ ДРОВА



Решить самостоятельно:Постройте код Хаффмана для фраз и определить коэффициент сжатия.Карл_ у_клары_украл_ кораллы, а_клара_У_карла_украла_кларнетНА_ ДВОРЕ_ ТРАВА,_ НА_ ТРАВЕ_

Слайд 40Решить самостоятельно:
2. Закодируйте с помощью кода Хаффмана следующий текст:
HAPPYNEWYEAR
3. Расшифруйте с

помощью двоичного дерева Хаффмана следующий код:
11110111 10111100 00011100 00101100
10010011 01110100 11001111 11101101
001100


Решить самостоятельно:2. Закодируйте с помощью кода Хаффмана следующий текст:HAPPYNEWYEAR3. Расшифруйте с помощью двоичного дерева Хаффмана следующий код:11110111

Слайд 41Для кодирования сообщения, состоящего из букв А, Б, В, Г и

Д, используется неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать полученную двоичную последовательность.
А–00, Б–010, В–011, Г–101, Д–111.
Можно ли сократить для одной из букв длину кодового слова так, чтобы код по-прежнему можно было декодировать однозначно?
Выберите правильный вариант ответа.
1) для буквы Б – 01 2) это невозможно
3) для буквы В – 01 4) для буквы Г – 01

Задача А9

Для кодирования сообщения, состоящего из букв А, Б, В, Г и Д, используется неравномерный двоичный код, позволяющий

Слайд 42Задача А9. Решение.
Построим двоичное дерево, в котором от каждого узла отходит

две ветки: 0 или 1.
Разместим на дереве буквы А, Б, В, Г и Д так, чтобы их код получался как последовательность чисел на рёбрах:
Задача А9. Решение.Построим двоичное дерево, в котором от каждого узла отходит две ветки: 0 или 1.Разместим на

Слайд 43Задача А9. Решение.
По дереву определим, что для букв Г и Д

код можно сократить. Выберем ответ из предложенных вариантов:
1) для буквы Б – 01 2) это невозможно
3) для буквы В – 01 4) для буквы Г – 01

Ответ: 4.

Задача А9. Решение.По дереву определим, что для букв Г и Д код можно сократить. Выберем ответ из

Слайд 44Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из букв А,

Б, В, Г, решили использовать неравномерный по длине код:
A=0, Б=10, В=110.
Как нужно закодировать букву Г, чтобы длина кода была минимальной и допускалось однозначное разбиение кодированного сообщения на буквы?
1) 1 2) 1110 3) 111 4) 11

Для самостоятельной работы

Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из букв А, Б, В, Г, решили использовать неравномерный

Слайд 45Для 5 букв латинского алфавита заданы их двоичные коды.
Эти коды

представлены в таблице:

Задача А9

Определить, какой набор букв закодирован двоичной строкой 0110100011000

Для 5 букв латинского алфавита заданы их двоичные коды. Эти коды представлены в таблице:Задача А9Определить, какой набор

Слайд 46Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из букв А,

Б, В, Г, решили использовать неравномерный по длине код:
A=0, Б=10, В=110.
Как нужно закодировать букву Г, чтобы длина кода была минимальной и допускалось однозначное разбиение кодированного сообщения на буквы?

Задача А9

Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из букв А, Б, В, Г, решили использовать неравномерный

Слайд 47Д/З
Постройте код Хаффмана для фраз и определить коэффициент сжатия.
ОТ_ТОПОТА_КОПЫТ_ПЫЛЬ_ПО_ПОЛЮ_ЛЕТИТ
ШЛА_САША_ПО_ШОССЕ_И СОСАЛА_СУШКУ

Д/ЗПостройте код Хаффмана для фраз и определить коэффициент сжатия.ОТ_ТОПОТА_КОПЫТ_ПЫЛЬ_ПО_ПОЛЮ_ЛЕТИТШЛА_САША_ПО_ШОССЕ_И СОСАЛА_СУШКУ
Скачать презентацию

Похожие презентации

Зависимость Зависимость 204
Презентация по информатике История возникновения языка HTML Презентация по информатике История возникновения языка HTML 241
Мультимедиа Мультимедиа 155
Презентация к докладу Формирование УУД на уроках информатики в условиях внедрения ФГОС-II Презентация к докладу Формирование УУД на уроках информатики в условиях внедрения ФГОС-II 128
Презентация по теме Техника безопасности на уроках информатики Презентация по теме Техника безопасности на уроках информатики 225
Проект на тему: Компьютерные игры - хорошо или плохо? Проект на тему: Компьютерные игры - хорошо или плохо? 227

Что такое shareslide.ru?

Это сайт презентаций, где можно хранить и обмениваться своими презентациями, докладами, проектами, шаблонами в формате PowerPoint с другими пользователями. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть