Е4.31 для буквы Е, при котором код не будет удовлетворять условию Фано
для буквы Е, при котором код не будет удовлетворять условию Фано.
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, Д решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для букв А, Б, В, Г использовали соответственно кодовые слова 011, 010, 110, 111.
Укажите кратчайшее возможное кодовое слово для буквы Е, при котором код не будет удовлетворять условию Фано, при этом в записи самого этого слова должно использоваться более одного символа, а само слово не должно совпадать ни с одним из используемых слов для кодирования букв А, Б, В, Г и Д. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.
Примечание. Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.
Ответ:
Источник: «22.03.2021 ЕГЭ 100БАЛЛОВ»
Всего: 97 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …
Добавить в вариант
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только шесть букв: А, B, C, D, E, F. Для передачи используется неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для букв A, B, C используются такие кодовые слова: А — 11, B — 101, C — 0. Какова наименьшая возможная суммарная длина всех кодовых слов?
Примечание. Условие Фано означает, что ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. Коды, удовлетворяющие условию Фано, допускают однозначное декодирование.
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только четыре буквы: З, А, Р, Я; для передачи используется двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для букв Я, Р, З используются такие кодовые слова: Я — 0, Р — 101; З — 110.
Укажите кратчайшее кодовое слово для буквы А, при котором код будет удовлетворять условию Фано. Если таких кодов несколько, укажите код с наибольшим числовым значением.
Примечание. Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.
Источник: ЕГЭ по информатике 2021. Досрочная волна
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв К, Л, М, Н, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы Н использовали кодовое слово 0, для буквы К — кодовое слово 10. Какова наименьшая возможная суммарная длина всех четырёх кодовых слов?
Примечание.
Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв К, Л, М, Н, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы Л использовали кодовое слово 1, для буквы М — кодовое слово 01. Какова наименьшая возможная суммарная длина всех четырёх кодовых слов?
Примечание.
Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв К, Л, М, Н, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы Н использовали кодовое слово 0, для буквы К — кодовое слово 110. Какова наименьшая возможная суммарная длина всех четырёх кодовых слов?
1) 7
2) 8
3) 9
4) 10
Примечание. Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв К, Л, М, Н, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы Л использовали кодовое слово 1, для буквы М — кодовое слово 011. Какова наименьшая возможная суммарная длина всех четырёх кодовых слов?
1) 10
2) 9
3) 8
4) 7
Примечание. Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только четыре буквы: А, Б, В, Г; для передачи используется двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для букв А, Б, В используются такие кодовые слова: А — 0; Б — 110; В — 100.
Укажите кратчайшее кодовое слово для буквы Г, при котором код будет допускать однозначное декодирование. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.
Примечание. Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.
Источник: ЕГЭ по информатике 23.03.2016. Досрочная волна
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только шесть букв: А, B, C, D, E, F. Для передачи используется неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для букв A, B, C используются такие кодовые слова: А — 00, B — 010, C — 1. Какова наименьшая возможная суммарная длина всех кодовых слов?
Примечание. Условие Фано означает, что ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. Коды, удовлетворяющие условию Фано, допускают однозначное декодирование.
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, Д, Е, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для букв А, Б, В, Г использовали соответственно кодовые слова 000, 001, 10, 11. Укажите кратчайшее возможное кодовое слово для буквы Д, при котором код будет допускать однозначное декодирование. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением. Примечание. Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.
Источник: Тренировочная работа по ИНФОРМАТИКЕ 11 класс 29 ноября 2016 года Вариант ИН10203
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только шесть букв: А, B, C, D, E, F. Для передачи используется неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для букв A, B, C используются такие кодовые слова: А — 11, B — 101, C — 0. Укажите кодовое слово наименьшей возможной длины, которое можно использовать для буквы F. Если таких слов несколько, укажите то из них, которое соответствует наименьшему возможному двоичному числу. Примечание. Условие Фано означает, что ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. Коды, удовлетворяющие условию Фано, допускают однозначное декодирование
Источник: Тренировочная работа по ИНФОРМАТИКЕ 11 класс 30 сентября 2016 года Вариант ИН10103
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только шесть букв: А, B, C, D, E, F. Для передачи используется неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для букв A, B, C используются такие кодовые слова: А — 11, B — 101, C — 0.
Укажите кодовое слово наименьшей возможной длины, которое можно использовать для буквы F. Если таких слов несколько, укажите то из них, которое соответствует наибольшему возможному двоичному числу.
Примечание. Условие Фано означает, что ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. Коды, удовлетворяющие условию Фано, допускают однозначное декодирование.
Источник: Тренировочная работа по ИНФОРМАТИКЕ 11 класс 30 сентября 2016 года Вариант ИН10104
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только семь букв: А, Б, Г, И, М, Р, Я. Для передачи используется двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Кодовые слова для некоторых букв известны: А — 010, Б — 00, Г — 101. Какое наименьшее количество двоичных знаков потребуется для кодирования слова МАГИЯ?
Примечание. Условие Фано означает, что ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова.
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только четыре буквы: А, Б, В, Г. Для передачи используется двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Кодовые слова для некоторых букв известны: А — 0, Б — 1011. Укажите сумму длин кратчайших кодовых слов для букв В и Г, которые будут удовлетворять условию Фано.
Примечание. Условие Фано означает, что ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова.
Источник: ЕГЭ по информатике 28.05.2018. Основная волна, вариант А. Имаева — «Котолис».
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв К, Л, М, Н, П, Р, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для букв К, Л, М, Н использовали соответственно кодовые слова 000, 001, 010, 11. Для двух оставшихся букв — П и Р — длины кодовых слов неизвестны. Укажите кратчайшее возможное кодовое слово для буквы П, при котором код будет удовлетворять условию Фано. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.
Примечание. Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.
Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ−2020 по информатике
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв И, К, Л, М, Н, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы Л использовали кодовое слово 1, для буквы М – кодовое слово 01. Какова наименьшая возможная суммарная длина всех пяти кодовых слов?
Примечание. Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, Д, Е, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы А использовали кодовое слово 0; для буквы Б — кодовое слово 10. Какова наименьшая возможная сумма длин всех шести кодовых слов?
Примечание. Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных сообщений.
Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2017 по информатике.
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только пять букв: Ш, К, О, Л, А. Для передачи используется двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы О используется кодовое слово 0; для буквы А используется кодовое слово 10.
Какова минимальная общая длина кодовых слов для всех пяти букв?
Примечание: условие Фано означает, что ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова.
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только восемь букв: А, Б, Г, Е, И, М, Р, Т. Для передачи используется двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Кодовые слова для некоторых букв известны:
|
|
Укажите кратчайшее кодовое слово для буквы И. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.
Примечание. Условие Фано означает, что ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова.
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только восемь букв: А, Б, Г, Е, И, М, Р, Т. Для передачи используется двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Кодовые слова для некоторых букв известны:
|
|
Укажите кратчайшее кодовое слово для буквы Г. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.
Примечание. Условие Фано означает, что ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова.
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только семь букв: А, Б, Г, И, М, Р, Я. Для передачи используется двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Кодовые слова для некоторых букв известны: А — 010, Б — 011, Г — 100. Какое наименьшее количество двоичных знаков потребуется для кодирования слова МАГИЯ?
Примечание. Условие Фано означает, что ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова.
Всего: 97 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …
Урок посвящен тому, как решать 4 задание ЕГЭ по информатике
Содержание:
- Кодирование информации
- Кодирование и расшифровка сообщений
- Решение 4 заданий ЕГЭ
Кодирование информации
4-е задание: «Кодирование и декодирование информации»
Уровень сложности
— базовый,
Требуется использование специализированного программного обеспечения
— нет,
Максимальный балл
— 1,
Примерное время выполнения
— 2 минуты.
Проверяемые элементы содержания: Умение кодировать и декодировать информацию
До ЕГЭ 2021 года — это было задание № 5 ЕГЭ
Типичные ошибки и рекомендации по их предотвращению:
«Из-за невнимательного чтения условия задания экзаменуемые иногда не замечают, что требуется найти кодовое слово минимальной длины с максимальным (минимальным) числовым значением.
Кроме того, если в задании указано, что несколько букв остались без кодовых слов (как, например, в задании демоварианта), то кодовое слово для указанной буквы должно быть подобрано таким образом, чтобы осталась возможность найти кодовые слова, удовлетворяющие условию Фано, и для других букв. Так, например, если мы букву А закодируем нулём, а букву Б единицей, то букву В мы уже никак не сможем закодировать с соблюдением условия Фано, поэтому длину кодового слова для А или Б следует увеличить»
ФГБНУ «Федеральный институт педагогических измерений»
- Кодирование — это представление информации в форме, удобной для её хранения, передачи и обработки. Правило преобразования информации к такому представлению называется кодом.
- Кодирование бывает равномерным и неравномерным:
- при равномерном кодировании всем символам соответствуют коды одинаковой длины;
- при неравномерном кодировании разным символам соответствуют коды разной длины, это затрудняет декодирование.
Пример: Зашифруем буквы А, Б, В, Г при помощи двоичного кодирования равномерным кодом и посчитаем количество возможных сообщений:
Таким образом, мы получили равномерный код, т.к. длина каждого кодового слова одинакова для всех кодов (2).
Кодирование и расшифровка сообщений
Декодирование (расшифровка) — это восстановление сообщения из последовательности кодов.
Для решения задач с декодированием, необходимо знать условие Фано:
Условие Фано: ни одно кодовое слово не должно являться началом другого кодового слова (что обеспечивает однозначное декодирование сообщений с начала)
Префиксный код — это код, в котором ни одно кодовое слово не совпадает с началом другого кодового слова. Сообщения при использовании такого кода декодируются однозначно.
- если сообщение декодируется с конца, то его можно однозначно декодировать, если выполняется обратное условие Фано:
- условие Фано – это достаточное, но не необходимое условие однозначного декодирования.
Обратное условие Фано: никакое кодовое слово не является окончанием другого кодового слова
Постфиксный код — это код, в котором ни одно кодовое слово не совпадает с концом другого кодового слова. Сообщения при использовании такого кода декодируются однозначно и только с конца.
Однозначное декодирование обеспечивается:
Однозначное декодирование
Декодирование
Егифка ©:
Задание демонстрационного варианта 2022 года ФИПИ
Плейлист видеоразборов задания на YouTube: 
ЕГЭ 4.1: Для кодирования букв О, В, Д, П, А решили использовать двоичное представление чисел 0, 1, 2, 3 и 4 соответственно (с сохранением одного незначащего нуля в случае одноразрядного представления).
Закодируйте последовательность букв ВОДОПАД таким способом и результат запишите восьмеричным кодом.
✍ Решение:
- Переведем числа в двоичные коды и поставим их в соответствие нашим буквам:
О -> 0 -> 00 В -> 1 -> 01 Д -> 2 -> 10 П -> 3 -> 11 А -> 4 -> 100
ВОДОПАД:010010001110010
010 010 001 110 010 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 2 2 1 6 2
Результат: 22162
Теоретическое решение ЕГЭ данного задания по информатике, видео:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Рассмотрим еще разбор 4 задания ЕГЭ:
ЕГЭ 4.2: Для 5 букв латинского алфавита заданы их двоичные коды (для некоторых букв — из двух бит, для некоторых — из трех). Эти коды представлены в таблице:
| a | b | c | d | e |
|---|---|---|---|---|
| 000 | 110 | 01 | 001 | 10 |
Какой набор букв закодирован двоичной строкой 1100000100110?
✍ Решение:
- Во-первых, проверяем условие Фано: никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Условие верно.
- Код разбиваем слева направо согласно данным, представленным в таблице. Затем переведём его в буквы:
✎ 1 вариант решения:
110 000 01 001 10 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ b a c d e
Результат: b a c d e.
✎ 2 вариант решения:
-
Этот вариант решения 4 задания ЕГЭ более сложен, но тоже верен.
- Сделаем дерево, согласно кодам в таблице:
- Сопоставим закодированное сообщение с кодами в дереве:
110 000 01 001 10
Результат: b a c d e.
Кроме того, вы можете посмотреть видеорешение этого задания ЕГЭ по информатике (теоретическое решение):
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Решим следующее 4 задание:
ЕГЭ 4.3:
Для передачи чисел по каналу с помехами используется код проверки четности. Каждая его цифра записывается в двоичном представлении, с добавлением ведущих нулей до длины 4, и к получившейся последовательности дописывается сумма её элементов по модулю 2 (например, если передаём 23, то получим последовательность 0010100110).
Определите, какое число передавалось по каналу в виде 01100010100100100110.
✍ Решение:
- Рассмотрим пример из условия задачи:
Было2310 Стало00101001102
0010100110 (0010 - 2, 0011 - 3)
01100 01010 01001 00110
0110 0101 0100 0011
0110 0101 0100 0011 ↓ ↓ ↓ ↓ 6 5 4 3
Ответ: 6 5 4 3
Вы можете посмотреть видеорешение этого задания ЕГЭ по информатике, теоретическое решение:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
ЕГЭ 4.4:
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв К, Л, М, Н решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы Н использовали кодовое слово 0, для буквы К — кодовое слово 10.
Какова наименьшая возможная суммарная длина всех четырёх кодовых слов?
Подобные задания для тренировки
✍ Решение:
✎
1 вариант решения
основан на логических умозаключениях:
- Найдём самые короткие возможные кодовые слова для всех букв.
- Кодовые слова 01 и 00 использовать нельзя, так как тогда нарушается условие Фано (начинаются с 0, а 0 — это Н).
- Начнем с двухразрядных кодовых слов. Возьмем для буквы Л кодовое слово 11. Тогда для четвёртой буквы нельзя подобрать кодовое слово, не нарушая условие Фано (если потом взять 110 или 111, то они начинаются с 11).
- Значит, надо использовать трёхзначные кодовые слова. Закодируем буквы Л и М кодовыми словами 110 и 111. Условие Фано соблюдается.
- Суммарная длина всех четырёх кодовых слов равна:
(Н)1 + (К)2 + (Л)3 + (М)3 = 9
✎ 2 вариант решения:
- Будем использовать дерево. Влево откладываем 0, вправо — 1:
- Теперь выпишем соответствие каждой буквы ее кодового слова согласно дереву:
(Н) -> 0 -> 1 символ (К) -> 10 -> 2 символа (Л) -> 110 -> 3 символа (М) -> 111 -> 3 символа
(Н)1 + (К)2 + (Л)3 + (М)3 = 9
Ответ: 9
4.5:
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только 4 буквы: А, Б, В, Г; для передачи используется двоичный код, допускающий однозначное декодирование. Для букв А, Б, В используются такие кодовые слова:
А: 101010, Б: 011011, В: 01000
Укажите кратчайшее кодовое слово для буквы Г, при котором код будет допускать однозначное декодирование. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.
Подобные задания для тренировки
✍ Решение:
- Наименьшие коды могли бы выглядеть, как 0 и 1 (одноразрядные). Но это не удовлетворяло бы условию Фано (А начинается с единицы — 101010, Б начинается с нуля — 011011).
- Следующим наименьшим кодом было бы двухбуквенное слово 00. Так как оно не является префиксом ни одного из представленных кодовых слов, то Г = 00.
Результат: 00
4.6:
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, решили использовать неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать двоичную последовательность, появляющуюся на приемной стороне канала связи. Использовали код:
А - 01 Б - 00 В - 11 Г - 100
Укажите, каким кодовым словом должна быть закодирована буква Д. Длина этого кодового слова должна быть наименьшей из всех возможных. Код должен удовлетворять свойству однозначного декодирования. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.
✍ Решение:
- Так как необходимо найти кодовое слово наименьшей длины, воспользуемся деревом. Влево будем откладывать нули, а вправо — единицы:
- Поскольку у нас все ветви завершены листьями, т.е. буквами, кроме одной ветви, то остается единственный вариант, куда можно поставить букву Д:
- Перепишем сверху вниз получившееся кодовое слово для Д: 101
Результат: 101
Подробней разбор урока можно посмотреть на видео ЕГЭ по информатике 2017:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
4.7: Демоверсия ЕГЭ 2018 информатика (ФИПИ):
По каналу связи передаются шифрованные сообщения, содержащие только десять букв: А, Б, Е, И, К, Л, Р, С, Т, У. Для передачи используется неравномерный двоичный код. Для девяти букв используются кодовые слова.
Укажите кратчайшее кодовое слово для буквы Б, при котором код будет удовлетворять условию Фано. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.
Подобные задания для тренировки
✍ Решение:
- Для решения будем использовать дерево. Ветви, соответствующие нулю, будем откладывать влево, единице — вправо.
- При рассмотрении дерева видим, что все ветви «закрыты» листьями, кроме одной ветви — 1100:
Результат: 1100
Подробное теоретическое решение данного 4 (раньше №5) задания из демоверсии ЕГЭ 2018 года смотрите на видео:
📹 Видеорешение на RuTube здесь
4.8:
По каналу связи передаются шифрованные сообщения, содержащие только четыре букв: А, Б, В, Г; для передачи используется двоичный код, допускающий однозначное декодирование. Для букв А, Б, В используются кодовые слова:
А: 00011 Б: 111 В: 1010
Укажите кратчайшее кодовое слово для буквы Г, при котором код будет допускать однозначное декодирование. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.
✍ Решение:
- Для решения будем использовать дерево. Ветви, соответствующие нулю, будем откладывать влево, единице — вправо.
- Поскольку в задании явно не указано о том, что код должен удовлетворять условию Фано, то дерево нужно построить как с начала (по условию Фано), так и с конца (обратное условие Фано).
- Получившееся числовое значение кодового слова для буквы Г — 01.
- Получившееся числовое значение кодового слова для буквы Г — 00.
- После сравнения двух кодовых слов (01 и 00), код с наименьшим числовым значением — это 00.
Дерево по условию Фано (однозначно декодируется с начала):
Дерево по обратному условию Фано (однозначно декодируется с конца):
Результат: 00
4.9:
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только буквы: А, Е, Д, К, М, Р; для передачи используется двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Известно, что используются следующие коды:
Е – 000 Д – 10 К – 111
Укажите наименьшую возможную длину закодированного сообщения ДЕДМАКАР.
В ответе напишите число – количество бит.
Подобные задания для тренировки
✍ Решение:
- С помощью дерева отобразим известные коды для букв:
- В результирующем слове — ДЕДМАКАР — вде буквы А. Значит, для получения наименьшей длины необходимо для буквы А выбрать наименьший код в дереве. Учтем это и достроим дерево для остальных трех букв А, М и Р:
- Расположим буквы в порядке их следования в слове и подставим их кодовые слова:
Д Е Д М А К А Р 10 000 10 001 01 111 01 110
Результат: 20
Смотрите виде решения задания:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Автор материалов — Лада Борисовна Есакова.
Кодирование – это перевод информации, представленной символами первичного алфавита, в последовательность кодов.
Декодирование (операция, обратная кодированию) – перевод кодов в набор символов первичного алфавита.
Кодирование может быть равномерное и неравномерное. При равномерном кодировании каждый символ исходного алфавита заменяется кодом одинаковой длины. При неравномерном кодировании разные символы исходного алфавита могут заменяться кодами разной длины.
Код называется однозначно декодируемым, если любое сообщение, составленное из кодовых слов, можно декодировать единственным способом.
Равномерное кодирование всегда однозначно декодируемо.
Для неравномерных кодов существует следующее достаточное (но не необходимое) условие однозначного декодирования:
Сообщение однозначно декодируемо с начала, если выполняется условие Фано: никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова.
Сообщение однозначно декодируемо с конца, если выполняется обратное условие Фано: никакое кодовое слово не является окончанием другого кодового слова.
Кодирование в различных системах счисления
Пример 1.
Для кодирования букв О, В, Д, П, А решили использовать двоичное представление
чисел 0, 1, 2, 3 и 4 соответственно (с сохранением одного незначащего нуля в случае одноразрядного представления). Если закодировать последовательность букв ВОДОПАД таким способом и результат записать восьмеричным кодом, то получится
1) 22162
2) 1020342
3) 2131453
4) 34017
Решение:
Представим коды указанных букв в двоичном коде, добавив незначащий нуль для одноразрядных чисел:
|
О |
В |
Д |
П |
А |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
00 |
01 |
10 |
11 |
100 |
Закодируем последовательность букв: ВОДОПАД — 010010001110010.
Разобьём это представление на тройки справа налево и переведём каждую тройку в восьмеричное число.
010 010 001 110 010 — 22162.
Правильный ответ указан под номером 1.
Ответ: 1
Пример 2.
Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из символов А, Б, В и Г, используется посимвольное кодирование: А-10, Б-11, В-110, Г-0. Через канал связи передаётся сообщение: ВАГБААГВ. Закодируйте сообщение данным кодом. Полученное двоичное число переведите в шестнадцатеричный вид.
1) D3A6
2) 62032206
3) 6A3D
4) CADBAADC
Решение:
Закодируем последовательность букв: ВАГБААГВ — 1101001110100110. Разобьем это представление на четвёрки справа налево и переведём каждую четверку в шестнадцатеричное число:
1101 0011 1010 01102 = D3A616
Правильный ответ указан под номером 1.
Ответ: 1
Расшифровка сообщений
Пример 3.
Для 5 букв латинского алфавита заданы их двоичные коды (для некоторых букв – из двух бит, для некоторых – из трех). Эти коды представлены в таблице:
|
a |
b |
c |
d |
e |
|
100 |
110 |
011 |
01 |
10 |
Определите, какой набор букв закодирован двоичной строкой 1000110110110, если известно, что все буквы в последовательности – разные:
1) cbade
2) acdeb
3) acbed
4) bacde
Решение:
Мы видим, что условия Фано и обратное условие Фано не выполняются, значит код можно раскодировать неоднозначно.
Значит, будем перебирать варианты, пока не получим подходящее слово :
1) 100 011 01 10 110
Первая буква определяется однозначно, её код 100: a.
Пусть вторая буква — с, тогда следующая буква — d, потом — e и b.
Такой вариант удовлетворяет условию, значит, окончательно получили ответ: acdeb.
Ответ: 2
Пример 4.
Для передачи данных по каналу связи используется 5-битовый код. Сообщение содержит только буквы А, Б и В, которые кодируются следующими кодовыми словами: А — 11010, Б — 10111, В — 01101.
При передаче возможны помехи. Однако некоторые ошибки можно попытаться исправить. Любые два из этих трёх кодовых слов отличаются друг от друга не менее чем в трёх позициях. Поэтому если при передаче слова произошла ошибка не более чем в одной позиции, то можно сделать обоснованное предположение о том, какая буква передавалась. (Говорят, что «код исправляет одну ошибку».) Например, если получено кодовое слово 10110, считается, что передавалась буква Б. (Отличие от кодового слова для Б только в одной позиции, для остальных кодовых слов отличий больше.) Если принятое кодовое слово отличается от кодовых слов для букв А, Б, В более чем в одной позиции, то считается, что произошла ошибка (она обозначается ‘х’).
Получено сообщение 11000 11101 10001 11111. Декодируйте это сообщение — выберите правильный вариант.
1) АххБ
2) АВхБ
3) хххх
4) АВББ
Решение:
Декодируем каждое слово сообщения. Первое слово: 11000 отличается от буквы А только одной позицией. Второе слово: 11101 отличается от буквы В только одной позицией. Третье слово: 10001 отличается от любой буквы более чем одной позицией. Четвёртое слово: 11111 отличается от буквы Б только одной позицией.
Таким образом, ответ: АВхБ.
Ответ: 2
Однозначное кодирование
Пример 5.
Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из букв А, Б, В, Г, решили использовать неравномерный по длине код: A=1, Б=01, В=001. Как нужно закодировать букву Г, чтобы длина кода была минимальной и допускалось однозначное разбиение кодированного сообщения на буквы?
1) 0001
2) 000
3) 11
4) 101
Решение:
Для анализа соблюдения условия однозначного декодирования (условия Фано) изобразим коды в виде дерева. Тогда однозначность выполняется, если каждая буква является листом дерева:
Видим, что ближайший от корня дерева свободный лист (т.е. код с минимальной длиной) имеет код 000.
Ответ: 2
Пример 6.
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв У, Ч, Е, Н, И и К, используется неравномерный двоичный префиксный код. Вот этот код: У — 000, Ч — 001, Е — 010, Н — 100, И — 011, К — 11. Можно ли сократить для одной из букв длину кодового слова так, чтобы код по-прежнему остался префиксным? Коды остальных букв меняться не должны.
Выберите правильный вариант ответа.
Примечание. Префиксный код — это код, в котором ни одно кодовое слово не является началом другого; такие коды позволяют однозначно декодировать полученную двоичную последовательность.
1) кодовое слово для буквы Е можно сократить до 01
2) кодовое слово для буквы К можно сократить до 1
3) кодовое слово для буквы Н можно сократить до 10
4) это невозможно
Решение:
Для анализа соблюдения условия однозначного декодирования (условия Фано) изобразим коды в виде дерева. Тогда однозначность выполняется, если каждая буква является листом дерева:
Легко заметить, что если букву Н перенести в вершину 10, она останется листом. Т.е. кодовое слово для буквы Н можно сократить до 10.
Правильный ответ указан под номером 3.
Ответ: 3
Благодарим за то, что пользуйтесь нашими публикациями.
Информация на странице «Задача №5. Кодирование в различных системах счисления, расшифровка сообщений, выбор кода.» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими материалами из данного раздела.
Публикация обновлена:
08.03.2023
Привет! Сегодня узнаем, как решать 4 задание из ЕГЭ по информатике нового формата 2021.
Четвёртое задание из ЕГЭ по информатике раскрывает тему кодирование информации. Одним из центральных приёмов при решении задач подобного типа является построение дерева Фано. Рассмотрим на примерах этот метод.
Задача (стандартная)
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только шесть букв: А, B, C, D, E, F. Для передачи используется неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для букв A, B, C используются такие кодовые слова: А — 11, B — 101, C — 0. Укажите кодовое слово наименьшей возможной длины, которое можно использовать для буквы F. Если таких слов несколько, укажите то из них, которое соответствует наименьшему возможному двоичному числу.
Примечание. Условие Фано означает, что ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. Коды, удовлетворяющие условию Фано, допускают однозначное декодирование
Решение:
Т.к. код букв должен удовлетворять условию Фано (т.е. однозначно декодироваться), то
расположим буквы, которые уже имеют код (A, B, C), на Дереве Фано.
Дерево Фано для двоичного кодирования начинается с двух направлений, которые означают 0(ноль) и 1(единицу) (цифры двоичного кодирования).
От каждого направления можно также рисовать только два направления: 0(ноль) и 1(единицу) и т.д. Для удобства будем рисовать 1(единицу) только вправо, а 0(ноль) только влево.
Получается структура похожая на дерево!
В конце каждой ветки можно располагать букву, которую мы хотим закодировать, но если мы расположили букву, от этой ветки больше нельзя делать новых ответвлений.
Такой подход позволяет однозначно декодировать сообщение, состоящее из этих букв.
.jpg?7 "ЕГЭ по информатике - задание 4 (Дерево Фано)")
Буква C заблокировала левую ветку, поэтому будем работать с правой частью нашего дерева.
Если мы расположим какую-нибудь букву на оставшуюся ветку (100), то эта ветка заблокируется, и нам некуда будет писать остальные 2 буквы. Поэтому продолжаем ветку (100) дальше.
.jpg?6 "ЕГЭ по информатике - задание 4 (Дерево Фано решение)")
Теперь свободно уже две ветки, а нам нужно закодировать ещё три буквы. Поэтому должны ещё раз продолжить дерево от какой-нибудь ветки.
Но уже видно, что букве F будет правильно присвоить код 1000, т.к. нам в условии сказано, что код буквы F должен соответствовать наименьшему возможному двоичному числу. Как расположить буквы D и E в данной задаче не принципиально.
.jpg?4 "ЕГЭ по информатике - задание 4 (Дерево Фано окончательное решение)")
Ответ: 1000.
Ещё один важный тип задания 4 из ЕГЭ по информатике нового формата 2021.
Задача (стандартная)
По каналу связи передаются сообщения, содержащие только семь букв: А, Б, И, К, Л, С, Ц. Для передачи используется двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Кодовые слова для некоторых букв известны: Б — 00, К — 010, Л — 111. Какое наименьшее количество двоичных знаков потребуется для кодирования слова АБСЦИССА?
Примечание. Условие Фано означает, что ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова.
Решение:
Коды букв должны удовлетворять условию Фано. Некоторые буквы уже имеют заданные коды (Б, К, Л). Нам нужно, чтобы слово АБСЦИССА имело как можно меньше двоичных знаков. Заметим, что буква C встречается три раза, а буква A два раза, значит, этим буквам стараемся присвоить как можно меньшую длину!
Отметим на дереве Фано уже известные буквы (Б, К, Л).
.jpg?4 "ЕГЭ по информатике - задание 4 (стандартная задача Дерево Фано)")
У нас осталось 4 (четыре) буквы, а свободных веток 3(три), поэтому мы должны продолжить дерево. но какую ветку продолжить ?
1 вариант
Если продолжить линию 1-0, то получится такая картина :
.jpg?4 "ЕГЭ по информатике - задание 4 (тренировочная задача Дерево Фано)")
Теперь получились 4(четыре) свободные ветки равной длины (3(трём) двоичным символам). Т.к. ветки равной длины, то не важно на какую ветку какую букву расположим.
Посчитаем общую длину слова АБСЦИССА.
.jpg?4 "ЕГЭ по информатике - задание 4 (тренировочная задача подсчёт длины)")
3 + 2 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 = 23.
2 вариант
Продлим линию 1-1-0 (можно и 0-1-1, не принципиально, т.к. эти ветки имеют одинаковую длину.), то получится:
.jpg?4 "ЕГЭ по информатике - задание 4 (тренировочная задача дерево фано 2)")
С мы присваиваем 1-0, т.к. это буква повторяется в сообщении самое большое количество раз, значит, ей присваиваем самый маленький код, чтобы всё сообщение имело наименьшую длину.
Из этих же соображений букве А присваиваем код из трёх двоичных символов 0-1-1.
Подсчитаем общее количество символов в сообщении.
.jpg?4 "ЕГЭ по информатике - задание 4 (тренировочная задача подсчёт длины 2)")
3 + 2 + 2 + 4 + 4 + 2 + 2 + 3 = 22
Длина получилась меньше, чем в первом варианте. Других вариантов нет, поэтому ответ будет 22.
Ответ: 22.
Задача (не сложная)
Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из символов А, Б, В и Г, используется неравномерный (по длине) код: А-10, Б-11, В-110, Г-0. Через канал связи передаётся сообщение: ВАГБААГВ. Закодируйте сообщение данным кодом. Полученное двоичное число переведите в восьмеричный вид.
Решение:
В этой задаче ничего не сказано про условие Фано. Здесь уже все буквы закодированы, осталось написать сам код.
Задача сводится к переводу из двоичной системы в восьмеричную систему. На эту тему был урок на моём сайте.
.jpg?4 "ЕГЭ по информатике - задание 4 (кодирование сообщения)")
Ответ: 151646.
На этом всё! Увидимся на следующих занятиях по подготовке к ЕГЭ по информатике.
Этого не знаю. Это просто примерные задачи, которые наиболее часто попадаются в книжках и на сайтах по подготовке к ЕГЭ по информатике.
Здравствуйте, а вот такое задание ПО КАНАЛУ СВЯЗИ ПЕРЕДАЮТСЯ СООБЩЕНИЯ, СОДЕРЖАЩИЕ ТОЛЬКО 4 БУКВЫ : А, Б, В, Г; ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИСП. ДВОИЧНЫЙ КОД, ДОПУСКАЮЩИЙ ОДНОЗНАЧНОЕ ДЕКОДИРОВАНИЕ. ДЛЯ БУКВ А, Б, В ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ТАКИЕ КОДОВЫЕ СЛОВА: А:00011, Б:1001, В: 01100.
УКАЖИТЕ КРАТЧАЙШЕЕ КОДОВОЕ СЛОВО ДЛЯ БУКВЫ Г, ПРИ КОТОРОМ КОД БУДЕТ ДОПУСКАТЬ ОДНОЗНАЧНОЕ ДЕКОДИРОВАНИЕ. ЕСЛИ ТАКИХ КОДОВ НЕСКОЛЬКО, УКАЖИТЕ КОД С НАИМЕНЬШИМ ЧИСЛОВЫМ ЗНАЧЕНИЕМ. В ответе указано число 10. Не могу понять почему. У меня 11.
Здравствуйте, а вот такое задание ПО КАНАЛУ СВЯЗИ ПЕРЕДАЮТСЯ СООБЩЕНИЯ, СОДЕРЖАЩИЕ ТОЛЬКО 4 БУКВЫ : А, Б, В, Г; ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИСП. ДВОИЧНЫЙ КОД, ДОПУСКАЮЩИЙ ОДНОЗНАЧНОЕ ДЕКОДИРОВАНИЕ. ДЛЯ БУКВ А, Б, В ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ТАКИЕ КОДОВЫЕ СЛОВА: А:00011, Б:1001, В: 01100.
УКАЖИТЕ КРАТЧАЙШЕЕ КОДОВОЕ СЛОВО ДЛЯ БУКВЫ Г, ПРИ КОТОРОМ КОД БУДЕТ ДОПУСКАТЬ ОДНОЗНАЧНОЕ ДЕКОДИРОВАНИЕ. ЕСЛИ ТАКИХ КОДОВ НЕСКОЛЬКО, УКАЖИТЕ КОД С НАИМЕНЬШИМ ЧИСЛОВЫМ ЗНАЧЕНИЕМ. В ответе указано число 10. Не могу понять почему. У меня 11.
Ольга Владимировна Сорокина, как я понимаю, суть задания в том, что здесь действует либо прямое, либо обратное условие Фано. (Примечание. Условие Фано означает, что соблюдается одно из двух условий.
Либо никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова,
либо никакое кодовое слово не является окончанием другого кодового слова.
Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки закодированных
сообщений.)
Поэтому 10 является ответом, так как ни один код для букв не оканчивается на 10 (срабатывает обратное условие Фано)
За это задание ты можешь получить 1 балл. На решение дается около 3 минут. Уровень сложности: базовый.
Средний процент выполнения: 84.4%
Ответом к заданию 4 по информатике может быть цифра (число) или слово.
Разбор сложных заданий в тг-канале
Задачи для практики
Задача 1
По каналу связи передаются сообщения, каждое из которых содержит 15 букв А, 10 букв Б, 7 букв В и 5 букв Г (других букв в сообщениях нет). Каждую букву кодируют двоичной последовательностью.При выборе кода учитывались два требования: а) ни одно кодовое слово не является началом другого (это нужно, чтобы код допускал однозначное декодирование); б) общая длина закодированного сообщения должна быть как можно меньше.
Определите, чему равна длина кодового сообщения для кода, удовлетворяющего перечисленным условиям.
Решение
Условие однозначного декодирования (условие Фано) заключается в том, что однозначное декодирование возможно, только если ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. В данной задаче требуется получить минимальную длину закодированного сообщения, поэтому кодовые слова следует подбирать так, чтобы самая часто встречающаяся буква кодировалась самым коротким кодовым словом. Исходя из этого, можно построить код следующего вида: А – 00, Б – 01, В – 10, Г – 11. Этот код удовлетворяет условию Фано, и длина всего сообщения, закодированного этим кодом, будет равна 15$·$2+10$·$2+7$·$2+5$·$2=74. Для проверки имеет смысл составить ещё один код, удовлетворяющий условию Фано, который мог бы быть оптимальным для некоторых сообщений. Например, рассмотрим такой код: А – 0, Б – 10, В – 110, Г – 111. Тогда длина закодированного сообщения будет 15$·$1+10$·$2+7$·$3+5$·$3=71. Следовательно, такой вариант нас устраивает, данный код является более выгодным, и длина сообщения, закодированного этими кодовыми словами, рана 71.
Ответ: 71
Задача 2
По каналу связи передаются сообщения, каждое из которых содержит 15 букв А, 14 букв Б, 12 букв В и 4 буквы Г (других букв в сообщениях нет). Каждую букву кодируют двоичной последовательностью.При выборе кода учитывались два требования: а) ни одно кодовое слово не является началом другого (это нужно, чтобы код допускал однозначное декодирование); б) общая длина закодированного сообщения должна быть как можно меньше.
Определите, чему равна длина кодового сообщения для кода, удовлетворяющего перечисленным условиям.
Решение
Условие однозначного декодирования (условие Фано) заключается в том, что однозначное декодирование возможно, только если ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. В данной задаче требуется получить минимальную длину закодированного сообщения, поэтому кодовые слова следует подбирать так, чтобы самая часто встречающаяся буква кодировалась самым коротким кодовым словом. Исходя из этого, можно построить код следующего вида: А – 00, Б – 01, В – 10, Г – 11. Этот код удовлетворяет условию Фано, и длина всего сообщения, закодированного этим кодом, будет равна 15$·$2+14$·$2+12$·$2+4$·$2=90. Для проверки имеет смысл составить ещё один код, удовлетворяющий условию Фано, который мог бы быть оптимальным для некоторых сообщений. Например, рассмотрим такой код: А – 0, Б – 10, В – 110, Г – 111. Тогда длина закодированного сообщения будет 15$·$1+14$·$2+12$·$3+4$·$3=91. Следовательно, такой вариант нас не устраивает, первый код является более выгодным, и длина сообщения, закодированного этими кодовыми словами, рана 90.
Ответ: 90
Задача 3
По каналу связи передаются сообщения, каждое из которых содержит 20 букв Е, 18 букв И, 16 букв К и 10 букв П (других букв в сообщениях нет). Каждую букву кодируют двоичной последовательностью. При выборе кода учитывались два требования: а) ни одно кодовое слово не является началом другого (это нужно, чтобы код допускал однозначное декодирование); б) общая длина закодированного сообщения должна быть как можно меньше.
Определите, чему равна длина кодового сообщения для кода, удовлетворяющего перечисленным условиям.
Решение
Условие однозначного декодирования (условие Фано) заключается в том, что однозначное декодирование возможно, только если ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. В данной задаче требуется получить минимальную длину закодированного сообщения, поэтому кодовые слова следует подбирать так, чтобы самая часто встречающаяся буква кодировалась самым коротким кодовым словом. Исходя из этого, можно построить код следующего вида: Е – 00, И – 01, К – 10, П – 11. Этот код удовлетворяет условию Фано, и длина всего сообщения, закодированного этим кодом, будет равна 20$·$2+18$·$2+16$·$2+10$·$2=128. Для проверки имеет смысл составить ещё один код, удовлетворяющий условию Фано, который мог бы быть оптимальным для некоторых сообщений. Например, рассмотрим такой код: Е – 0, И – 10, К – 110, П – 111. Тогда длина закодированного сообщения будет 20$·$1+18$·$2+16$·$3+10$·$3=134. Следовательно, такой вариант нас не устраивает, первый код является более выгодным, и длина сообщения, закодированного этими кодовыми словами, рана 128.
Ответ: 128
Задача 4
По каналу связи передаются сообщения, каждое из которых содержит 18 букв Е, 10 букв И, 8 букв К и 6 букв П (других букв в сообщениях нет). Каждую букву кодируют двоичной последовательностью.При выборе кода учитывались два требования: а) ни одно кодовое слово не является началом другого (это нужно, чтобы код допускал однозначное декодирование); б) общая длина закодированного сообщения должна быть как можно меньше.
Определите, чему равна длина кодового сообщения для кода, удовлетворяющего перечисленным условиям.
Решение
Для решения данной задачи рассмотрим дерево, у которого из корня и любой вершины выходят по две ветви. Сопоставим каждой левой ветви 0, а каждой правой — 1. Тогда, проходя от вершины к каждому из листьев (узлов, из которых не выходят ветви) и выписывая последовательность нулей и единиц, соответствующих обходу дерева, получим набор кодовых слов, образующих префиксный код (код, в котором ни одно кодовое слово не является началом другого). Префиксный код является однозначно декодируемым.
По условию задачи в сообщении используются только 4 различные буквы. Следовательно, для построения кодовых слов возможно использование одного из двух деревьев. При использовании других кодовых деревьев длины кодовых слов будут или совпадать с длинами кодовых слов дерева (в этом случае общая длина кодового сообщения так же будет совпадать), или будут больше, и, следовательно, не будут удовлетворять условию наименьшей длины кодового сообщения.
На основе дерева получим кодовые слова 00, 01, 10 и 11. Все слова имеют длину 2. Учитывая количество вхождений каждой из букв в сообщение, получим, что в этом случае длина закодированного сообщения равна 2 · (18 + 10 + 8 + 6) = 84.
На основе дерева получим кодовые слова 0, 01, 110 и 111.
Чтобы общая длина кодового сообщения была наименьшей, следует назначить букве, встречающейся наибольшее число раз, кодовое слово наименьшей длины. Например, Е — 0, И — 01, К — 110 и П — 111.
В этом коде длины кодовых слов для букв Е, И, К и П равны 1, 2, 3 и 3 соответственно. Учитывая количество вхождений каждой из букв в сообщение, получим, что в этом длина закодированного сообщения равна 1 · 18 + 2 · 10 + 3 · 8 + 3 · 6 = 80.
Следовательно, наименьшая длина кодового сообщения, для кода удовлетворяющего условиям задачи, равна 80.
Ответ: 80
Задача 5
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, Д, Е, решили использовать неравномерный двоичный код, в котором ни одно кодовое слово не является началом другого (это нужно, чтобы код допускал однозначное декодирование). Известно, что для двух букв были использованы кодовые слова 10 и 110. Определите наименьшую возможную суммарную длину всех шести кодовых слов.
Решение
Условие однозначного декодирования (условие Фано) заключается в том, что однозначное декодирование возможно, только если ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. Известны кодовые слова 10 и 110, следовательно, для других кодовых слов мы можем использовать только коды, начинающиеся с 0 или 111. Взять в качестве кодового слова 0 нельзя, т.к. в таком случае невозможно будет найти другие кодовые слова, удовлетворяющие условию Фано для оставшихся сообщений. Таким образом, можем использовать 00, 010, 011, 111. Суммарная длина всех кодовых слов – 16.
Ответ: 16
Задача 6
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, Д, решили использовать неравномерный двоичный код, в котором ни одно кодовое слово не является началом другого (это нужно, чтобы код допускал однозначное декодирование). Известно, что для двух букв были использованы кодовые слова 10 и 111.
Определите наименьшую возможную суммарную длину всех пяти кодовых слов.
Решение
Условие однозначного декодирования (условие Фано) заключается в том, что однозначное декодирование возможно, только если ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. Известны кодовые слова 10 и 111, следовательно, для других кодовых слов мы можем использовать только коды, начинающиеся с 0 или 110. Взять в качестве кодового слова 0 нельзя, т.к. в таком случае невозможно будет найти другие кодовые слова, удовлетворяющие условию Фано для оставшихся сообщений. Таким образом, можем использовать 00, 01, 110. Суммарная длина всех кодовых слов – 12.
Ответ: 12
Задача 7
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, Д, решили использовать неравномерный двоичный код, в котором ни одно кодовое слово не является началом другого (это нужно, чтобы код допускал однозначное декодирование). Известно, что для двух букв были использованы кодовые слова 1 и 010.
Определите наименьшую возможную суммарную длину всех пяти кодовых слов.
Решение
Для решения данной задачи рассмотрим дерево, у которого из корня и любой вершины выходят по две ветви. Сопоставим каждой левой ветви 0, а каждой правой — 1. Тогда, проходя от вершины к каждому из листьев (узлов, из которых не выходят ветви) и выписывая последовательность нулей и единиц, соответствующих обходу дерева, получим набор кодовых слов, образующих префиксный код (код, в котором ни одно кодовое слово не является началом другого).
Согласно условию задачи, искомый код должен содержать кодовые слова 1 и 010. Значит, узлы, соответствующие эти кодовым словам, должны быть листьями. На основе этих данных построим дерево.
Однако построенное дерево соответствует коду, содержащему только 4 кодовых слова. По условию задачи требуется пять кодовых слов. Для этого следует продолжить построение дерева для одного из узлов: 00 или 011.
Продолжив построение из узла 00, мы получим кодовые слова 000, 001, 010, 011, 1. Суммарная длина всех кодовых слов равна 3 + 3 + 3 + 3 + 1 = 13.
Продолжив построение из узла 0110, мы получим кодовые слова 00, 010, 0011, 0111, 1. Суммарная длина всех кодовых слов равна 2 + 3 + 4 + 4 + 1 = 14.
Следовательно, наименьшая возможная длина всех кодовых слов равна 13.
Ответ: 13
Задача 8
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, используется неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать полученную двоичную последовательность. Вот этот код: А − 01, Б − 11, В − 001, Г − 0001, Д − 0000.
Определите букву, для которой можно сократить длину кодового слова так, чтобы код по-прежнему можно было однозначно декодировать. Коды остальных букв меняться не должны. В ответе укажите букву и её сокращенное кодовое слово без пробелов и запятых. Например, А0.
Решение
Условие однозначного декодирования (условие Фано) заключается в том, что однозначное декодирование возможно, только если ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. В данной задаче нужно просмотреть кодовые слова для каждой из букв и проверить будет ли выполняться условие Фано, если мы каким-нибудь образом сократим данное кодовое слово. Например, рассмотрим букву А – 01. Если заменить её код на 1, то он будет являться началом кода буквы Б. Если заменить код на 0, то он будет являться началом кодов букв В, Г и Д. Таким образом, при любом сокращении кода буквы А условие Фано нарушается. Проверив подобным образом все буквы, приходим к выводу, что можно сократить букву Б, закодировав её словом 1. В таком случае нарушения условия Фано не произойдёт.
Ответ: б1
Задача 9
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, используется неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать полученную двоичную последовательность. Вот этот код:А − 01, Б − 10, В − 110, Г − 001, Д − 000.
Определите букву, для которой можно сократить длину кодового слова так, чтобы код по-прежнему можно было однозначно декодировать. Коды остальных букв меняться не должны.
В ответе укажите букву и её сокращенное кодовое слово без пробелов и запятых. Например, А0.
Решение
Условие однозначного декодирования (условие Фано) заключается в том, что однозначное декодирование возможно, только если ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. В данной задаче нужно просмотреть кодовые слова для каждой из букв и проверить будет ли выполняться условие Фано, если мы каким-нибудь образом сократим данное кодовое слово. Например, рассмотрим букву А – 01. Если заменить её код на 1, то он будет являться началом кодов букв Б и В. Если заменить код на 0, то он будет являться началом кодов букв Г и Д. Таким образом, при любом сокращении кода буквы А условие Фано нарушается. Проверив подобным образом все буквы, приходим к выводу, что можно сократить букву В, закодировав её словом 11. В таком случае нарушения условия Фано не произойдёт.
Ответ: в11
Задача 10
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, используется неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать полученную двоичную последовательность. Вот этот код: А − 01, Б − 11, В − 001, Г − 101, Д − 100.
Определите букву, для которой можно сократить длину кодового слова так, чтобы код по-прежнему можно было однозначно декодировать. Коды остальных букв меняться не должны. В ответе укажите букву и её сокращенное кодовое слово без пробелов и запятых. Например, А0.
Решение
Условие однозначного декодирования (условие Фано) заключается в том, что однозначное декодирование возможно, только если ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. В данной задаче нужно просмотреть кодовые слова для каждой из букв и проверить будет ли выполняться условие Фано, если мы каким-нибудь образом сократим данное кодовое слово. Например, рассмотрим букву А – 01. Если заменить её код на 1, то он будет являться началом кодов букв Б, Г и Д. Если заменить код на 0, то он будет являться началом кода буквы В. Таким образом, при любом сокращении кода буквы А условие Фано нарушается. Проверив подобным образом все буквы, приходим к выводу, что можно сократить букву В, закодировав её словом 00. В таком случае нарушения условия Фано не произойдёт.
Ответ: в00
Задача 11
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, используется неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать полученную двоичную последовательность. Вот этот код: А − 00, Б − 01, В − 110, Г − 101, Д − 111.
Определите букву, для которой можно сократить длину кодового слова так, чтобы код по-прежнему можно было однозначно декодировать. Коды остальных букв меняться не должны. В ответе укажите букву и её сокращенное кодовое слово без пробелов и запятых. Например, А0.
Решение
Для решения данной задачи построим дерево, у которого из корня и любой вершины выходят по две ветви. Сопоставим каждой левой ветви 0, а каждой правой — 1. Тогда, проходя от вершины к каждому из листьев (узлов, из которых не выходят ветви) и выписывая последовательность нулей и единиц, соответствующих обходу дерева, получим набор кодовых слов, образующих префиксный код (код, в котором ни одно кодовое слово не является началом другого). Префиксный код является однозначно декодируемым. На рисунке представлено дерево, соответствующее заданному коду.
При сокращении кодового слова в дереве нужно заменить один из полученных листьев узлом более высокого уровня. Такая возможность есть только для кодового слова буквы Г. Вместо листа 100 можно взять узел более высокого уровня 10.
В этом случае полученный код: А — 00, Б — 01, В — 110, Г — 10, Д — 111 — будет префиксным и однозначно декодируемым.
Ответ: г10
Задача 12
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, решили использовать неравномерный двоичный код, допускающий однозначное декодирование. Для букв А, Б, В и Г используются следующие кодовые слова: А − 10, Б − 11, В − 000, Г − 001. Укажите, каким кодовым словом может быть закодирована буква Д, при котором код будет допускать однозначное декодирование. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.
Решение
Условие однозначного декодирования (условие Фано) заключается в том, что однозначное декодирование возможно, только если ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. Известны кодовые слова 10, 11, 000, 001, следовательно, для других кодовых слов мы можем использовать только коды, начинающиеся с 01. Слово 01 можно использовать в качестве кодового, т.к. условие Фано для него выполняется. Это кодовое слово является минимальным, т.к. любой код меньший длины в данном случае не будет удовлетворять условию Фано.
Ответ: 01
Задача 13
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, решили использовать неравномерный двоичный код, допускающий однозначное декодирование. Для букв А, Б, В и Г используются следующие кодовые слова: А − 00, Б − 011, В − 010, Г − 10. Укажите, каким кодовым словом может быть закодирована буква Д, при котором код будет допускать однозначное декодирование. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.
Решение
Условие однозначного декодирования (условие Фано) заключается в том, что однозначное декодирование возможно, только если ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. Известны кодовые слова 00, 011, 010, 10, следовательно, для других кодовых слов мы можем использовать только коды, начинающиеся с 11. Слово 11 можно использовать в качестве кодового, т.к. условие Фано для него выполняется. Это кодовое слово является минимальным, т.к. любой код меньший длины в данном случае не будет удовлетворять условию Фано.
Ответ: 11
Задача 14
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г и Д, решили использовать неравномерный двоичный код, допускающий однозначное декодирование. Для букв А, Б, В и Г используются следующие кодовые слова: А − 000, Б − 001, В − 010, Г − 011. Укажите, каким кодовым словом может быть закодирована буква Д, при котором код будет допускать однозначное декодирование. Если таких кодов несколько, укажите код с наименьшим числовым значением.
Решение
Условие однозначного декодирования (условие Фано) заключается в том, что однозначное декодирование возможно, только если ни одно кодовое слово не является началом другого кодового слова. Известны кодовые слова 000, 001, 010, 011, следовательно, для других кодовых слов мы можем использовать только коды, начинающиеся с 1. Слово 1 можно использовать в качестве кодового, т.к. условие Фано для него выполняется.
Ответ: 1
Задача 15
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, Д, Е, решили использовать неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать полученную двоичную последовательность. Известно, что для двух букв были использованы кодовые слова 00 и 10. Определите наименьшую возможную суммарную длину всех кодовых слов.
Задача 16
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, Д, Е, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы А использовали кодовое слово 1, для буквы Б — кодовое слово 01. Какова наименьшая возможная сумма длин всех шести кодовых слов?
Примечание: Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки кодированных сообщений.
Задача 17
Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В, Г, Д, Е, решили использовать неравномерный двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Для буквы А использовали кодовое слово 100, для буквы Б — кодовое слово 01. Укажите наименьшую сумму длин кодовых слов для букв В, Г, Д и Е, при котором код будет допускать однозначное декодирование.
Примечание: Условие Фано означает, что никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Это обеспечивает возможность однозначной расшифровки кодированных сообщений.