Файл: Методы кодирования данных (Кодирование информации).pdf

Содержание:

Введение

Изучение дисциплины «Технологии программирования» является одним из основных моментов в процессе подготовки специалистов по разработке программного обеспечения для компьютерных систем. Это связано с тем, что первичная задача программиста заключается в применении решения о форме представления данных и выборе алгоритмов, применяемых к этим данным. И лишь затем выбранная структура программы и данных реализуется на конкретном языке программирования. В связи с этим знание классических методов и приемов обработки данных позволяет избежать ошибок, которые могут возникать при чисто интуитивной разработке программ.

Данные методические указания содержат необходимый теоретический материал по разделу курса «Методы кодирования данных», посвященного различным методам кодирования информации.

ИСТОРИЯ КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Человечество использует шифрование (кодировку) текста с того самого момента, когда появилась первая секретная информация. Перед вами несколько приёмов кодирования текста, которые были изобретены на различных этапах развития человеческой мысли:

• криптография – это тайнопись, система изменения письма с целью сделать текст непонятным для непосвященных лиц;
• азбука Морзе или неравномерный телеграфный код, в котором каждая буква или знак представлены своей комбинацией коротких элементарных посылок электрического тока (точек) и элементарных посылок утроенной продолжительности (тире);

• сурдожесты – язык жестов, используемый людьми с нарушениями слуха.

Один из самых первых известных методов шифрования носит имя римского императора Юлия Цезаря (I век до н.э.) .

Этот метод основан на замене каждой буквы шифруемого текста, на другую, путем смещения в алфавите от исходной буквы на фиксированное количество символов, причем алфавит читается по кругу, то есть после буквы я рассматривается а. Так слово «байт» при смещении на два символа вправо кодируется словом «гвлф». Обратный процесс расшифровки данного слова – необходимо заменять каждую зашифрованную букву, на вторую слева от неё.

---

МЕТОДЫ КОДИРОВАНИЯ

Кодирование - это процесс перевода информации, oc выраженной oc одной oc системой oc знаков, oc в oc другую oc систему, oc то oc есть oc перевод oc записи oc на oc естественном oc языке oc в oc запись oc с oc помощью oc кодов.

Методы oc кодирования oc технико-экономической oc и oc социальной oc информации oc тесно oc взаимосвязаны oc с oc методами oc классификации. oc Каждому oc методу oc классификации oc соответствует oc один oc или oc несколько oc методов oc кодирования.

В oc процессе oc кодирования oc объектам oc классификации oc и oc их oc группировкам oc по oc определенным oc правилам oc присваиваются oc цифровые, oc буквенные oc и oc буквенно-цифровые oc коды. oc Код oc характеризуется oc алфавитом, oc то oc есть oc знаками, oc используемыми oc для oc его oc образования, oc основанием oc кода oc - oc числом oc знаков oc в oc алфавите oc кода oc и oc длиной oc кода.

К oc методам oc кодирования oc ТЭСИ oc предъявляются oc определенные oc требования, oc соблюдение oc которых oc способствует oc повышению oc качества oc классификатора. oc Метод oc кодирования oc должен:

• 1. oc предусматривать oc использование oc в oc качестве oc алфавита oc кода oc десятичных oc цифр oc и oc букв;
• 2. oc обеспечивать oc по oc возможности oc минимальную oc длину oc кода oc и oc достаточный oc резерв oc незанятых oc позиций oc для oc кодирования oc новых oc объектов oc без oc нарушения oc структуры oc классификатора;
• 3. oc быть oc максимально oc ориентированным oc на oc автоматизированную oc обработку oc информации.

Методы oc кодирования oc могут oc носить oc самостоятельный oc характер oc - oc регистрационные oc методы oc кодирования, oc или oc быть oc основанными oc на oc предварительной oc классификации oc объектов oc - oc классификационные oc методы oc кодирования.

Регистрационные oc методы oc кодирования oc бывают oc двух oc видов: oc порядковый oc и oc серийно-порядковый.

Порядковый метод кодирования oc - oc это oc такой oc метод, oc при oc котором oc кодами oc служат oc числа oc натурального oc ряда. oc В oc этом oc случае oc каждый oc из oc объектов oc классифицируемого oc множества oc кодируется oc путем oc присвоения oc ему oc текущего oc порядкового oc номера. oc Данный oc метод oc кодирования oc обеспечивает oc довольно oc большую oc долговечность oc классификатора oc при oc незначительной oc избыточности oc кода. oc Этот oc метод oc обладает oc наибольшей oc простотой, oc использует oc наиболее oc короткие oc коды oc и oc лучше oc обеспечивает oc однозначность oc определения oc каждого oc объекта oc классификации. oc Кроме oc того, oc он oc обеспечивает oc наиболее oc простое oc присвоение oc кодов oc новым oc объектам, oc появляющимся oc в oc процессе oc ведения oc классификатора. oc Существенным oc недостатком oc порядкового oc метода oc кодирования oc является oc отсутствие oc в oc коде oc какой-либо oc конкретной oc информации oc о oc свойствах oc объекта, oc а oc также oc сложность oc машинной oc обработки oc информации oc при oc получении oc итогов oc по oc группе oc объектов oc классификации oc с oc одинаковыми oc признаками. oc Этот oc метод oc кодирования oc не oc обеспечивает oc возможности oc размещения oc вновь oc появившихся oc объектов oc классификации oc в oc необходимом oc месте oc классификатора, oc так oc как oc резервные oc коды oc располагаются oc в oc конце oc ряда. oc По oc этим oc причинам oc порядковый oc метод oc кодирования oc отдельно oc очень oc редко oc применяется oc при oc создании oc классификаторов oc ТЭСИ. oc Чаше oc всего oc он oc применяется oc в oc сочетании oc с oc другими oc методами oc кодирования.

---

Серийно-порядковый метод кодирования oc - oc это oc такой oc метод, oc при oc котором oc кодами oc служат oc числа oc натурального oc ряда oc с oc закреплением oc отдельных oc серий oc этих oc чисел oc (интервалов oc натурального oc ряда) oc за oc объектами oc классификации oc с oc одинаковыми oc признаками. oc В oc каждой oc серии, oc кроме oc кодов oc имеющихся oc объектов oc классификации, oc предусматривается oc определенное oc количество oc кодов oc для oc резерва. oc Резерв oc кодов oc располагается oc в oc середине oc или oc в oc конце oc серии. oc Это oc является oc большим oc преимуществом oc данного oc метола oc по oc сравнению oc с oc порядковым oc методом oc кодирования. oc Серийно-порядковый oc метод oc кодирования oc целесообразно oc применять oc для oc объектов, oc имеющих oc два oc соподчиненных oc признака. oc Данный oc метод oc кодирования oc обладает oc всеми oc преимуществами oc и oc недостатками oc порядкового oc метода oc кодирования. oc Несмотря oc на oc наличие oc в oc кодах, oc построенных oc по oc этому oc методу oc кодирования, oc определенных oc элементов oc классификации, oc они oc чаще oc всего oc используются oc для oc идентификации oc объектов oc в oc сочетании oc с oc классификационными oc методами oc кодирования.

Классификационные методы кодирования oc бывают oc двух oc видов: oc последовательный oc и oc параллельный.

1. oc Последовательный oc метод oc кодирования oc -это oc такой oc метод, oc при oc котором oc код oc классификационной oc группировки oc и oc (или) oc объекта oc классификации oc образуется oc с oc использованием oc кодов oc последовательно oc расположенных oc подчиненных oc группировок, oc полученных oc при oc иерархическом oc методе oc классификации. oc В oc этом oc случае oc код oc нижестоящей oc группировки oc образуется oc путем oc добавления oc соответствующего oc количества oc разрядов oc к oc коду oc вышестоящей oc группировки. oc Последовательный oc метод oc кодирования oc чаше oc всего oc используется oc при oc иерархическом oc методе oc классификации.

Преимуществами oc последовательного oc метода oc кодирования oc являются oc логичность oc построения oc кода oc и oc большая oc емкость. oc Вместе oc с oc тем oc он oc обладает oc всеми oc недостатками, oc присущими oc иерархическому oc методу oc классификации, oc а oc также oc ограниченными oc возможностями oc идентификации oc объектов. oc Использование oc последовательного oc метода oc кодирования oc связано oc с oc определенными oc трудностями, oc обусловленными oc тем, oc что oc в oc результате oc зависимости oc значений oc последующих oc разрядов oc кода oc от oc предыдущих oc применять oc этот oc код oc по oc частям oc нельзя, oc группировать oc объекты oc по oc различным oc сочетаниям oc имеющихся oc признаков oc сложно, oc практически oc невозможно oc вносить oc новые oc признаки oc и oc производить oc изменения oc в oc коде oc без oc коренной oc перестройки oc классификатора. oc Поэтому oc применять oc последовательный oc метод oc кодирования oc целесообразно oc в oc тех oc случаях, oc когда oc набор oc признаков oc классификации oc и oc их oc последовательность oc стабильны oc в oc течение oc длительного oc времени.

---

• 2. oc Параллельный oc метод oc кодирования oc - oc это oc метод, oc при oc котором oc код oc классификационной oc группировки oc и oc (или) oc объекта oc классификации oc образуется oc с oc использованием oc кодов oc независимых oc группировок, oc полученных oc при oc фасетном oc методе oc классификации. oc При oc этом oc методе oc кодирования oc признаки oc объекта oc кодируются oc независимо oc друг oc от oc друга. oc Для oc параллельного oc метода oc кодирования oc возможны oc два oc варианта oc записи oc кодов oc объектов:
• 1. oc Каждый oc фасет oc и oc признак oc внутри oc фасета oc имеют oc свои oc коды, oc которые oc включаются oc в oc состав oc кода oc объекта. oc Такой oc способ oc записи oc удобно oc применять oc тогда, oc когда oc объекты oc характеризуются oc неодинаковым oc набором oc признаков oc и oc различным oc их oc числом. oc При oc формировании oc кода oc какого-либо oc объекта oc берутся oc только oc необходимые oc признаки;
• 2. oc Для oc определенных oc групп oc объектов oc выделяется oc фиксированный oc набор oc признаков oc и oc устанавливается oc стабильный oc порядок oc их oc следования, oc то oc есть oc устанавливается oc фасетная oc формула. oc В oc этом oc случае oc не oc надо oc каждый oc раз oc указывать, oc значение oc какого oc признака oc приведено oc в oc определенных oc разрядах oc кода oc объекта.

Параллельный oc метод oc кодирования oc имеет oc ряд oc преимуществ. oc К oc достоинствам oc рассматриваемого oc метода oc кодирования oc относится oc гибкость oc структуры oc кода, oc обусловленная oc независимостью oc признаков, oc из oc кодов oc которых oc строится oc код oc объекта oc классификации. oc Метод oc позволяет oc использовать oc при oc решении oc конкретных oc технико-экономических oc и oc социальных oc задач oc коды oc только oc тех oc признаков oc объектов, oc которые oc необходимы, oc что oc дает oc возможность oc работать oc в oc каждом oc отдельном oc случае oc с oc кодами oc небольшой oc длины. oc При oc этом oc методе oc кодирования oc можно oc осуществлять oc группировку oc объектов oc по oc любому oc сочетанию oc признаков. oc Параллельный oc метод oc кодирования oc хорошо oc приспособлен oc для oc машинной oc обработки oc информации. oc По oc конкретной oc кодовой oc комбинации oc легко oc указать, oc набором oc каких oc характеристик oc обладает oc рассматриваемый oc объект. oc При oc этом oc из oc небольшого oc числа oc признаков oc можно oc образовать oc большое oc число oc кодовых oc комбинаций. oc Набор oc признаков oc при oc необходимости oc может oc легко oc пополняться oc присоединением oc кода oc нового oc признака. oc Это oc свойство oc параллельного oc метода oc кодирования oc особенно oc важно oc при oc решении oc технико-экономических oc задач, oc состав oc которых oc часто oc меняется.

---

Параллельный метод кодирования целесообразно oc использовать oc для oc кодирования oc однородных oc объектов, oc так oc как oc в oc противном oc случае oc реальной oc становится oc лишь oc незначительная oc часть oc сочетаний oc признаков, oc и oc емкость oc классификатора oc будет oc использоваться oc не oc полностью. oc Это oc является oc недостатком oc данного oc метода oc кодирования. oc К oc недостаткам oc метода oc можно oc отнести oc также oc и oc другие oc недостатки, oc присущие oc фасетному oc методу oc классификации.

Перечисленные oc классификационные oc методы oc кодирования oc характеризуются oc тем, oc что oc даже oc при oc глубокой oc классификации oc объектов oc код oc несет oc информацию oc о oc классификационной oc группировке, oc но oc не oc всегда oc идентифицирует oc конкретный oc объект, oc а oc коды, oc полученные oc на oc основе oc идентификационных oc методов, oc хорошо oc выполняя oc функцию oc идентификации oc объектов, oc практически oc не oc несут oc информацию oc об oc их oc свойствах. oc Поэтому oc идентификационные oc и oc классификационные oc методы oc кодирования oc чаше oc всего oc применяются oc в oc классификаторах oc в oc сочетании oc друг oc с oc другом.

Одним из наиболее узких мест во всей технологии использования классификаторов информации является кодирование и ввод данных. oc С oc целью oc устранения oc этого oc проводятся oc исследования oc по oc автоматизации oc процесса oc кодирования oc информации. oc Однако oc для oc реализации oc автоматизированного oc процесса oc кодирования oc требуются oc большие oc объемы oc памяти, oc так oc как oc вначале oc вся oc информация oc вводится oc на oc естественном oc языке, oc и oc связанные oc с oc этим oc большие oc трудозатраты. oc Другим oc направлением oc снижения oc трудозатрат oc в oc процессе oc кодирования oc и oc ускорения oc этого oc процесса oc является oc использование oc штриховых oc (линейных) oc кодов.

Преимущества oc штриховых oc кодов oc состоят oc в oc следующем:

• 1. oc резкое oc снижение oc числа oc ошибок oc при oc вводе oc информации oc в oc виде oc штриховых oc кодов oc по oc сравнению oc с oc вводом oc информации oc с oc клавиатуры oc на oc естественном oc языке;
• 2. oc легкость oc считывания oc штриховых oc кодов oc электронными oc оптическими oc системами oc по oc сравнению oc с oc буквенно-цифровыми oc символами;
• 3. oc высокая oc экономическая oc эффективность oc применения oc систем oc на oc основе oc штриховых oc кодов oc вследствие oc резкого oc снижения oc стоимости oc ввода oc данных oc в oc систему.

Штриховой oc (линейный) oc код oc представляет oc собой oc комбинацию oc вертикальных oc полосок oc разной oc ширины oc и oc пробелов oc между oc ними. oc При oc этом oc за oc базу oc принимается oc ширина oc узкого oc элемента oc (полоски) oc кода. oc Широкие oc полоски oc должны oc быть oc кратными oc им oc по oc ширине oc или oc находиться oc с oc ними oc в oc определенных oc соотношениях. oc В oc основе oc штрихового oc кода oc лежит oc цифровой oc код.

---