Давай представим, что у тебя есть классные фотографии, и ты хочешь показать их другу. Как бы сделали наши родители? Распечатали бы, добавили в альбом и показали, когда друг заглянул бы в гости. Но теперь все проще, мы можем поделиться фотографиями и любой другой информацией буквально в считанные секунды, даже если друг находится на другом конце земного шара. Нам повезло, у нас есть компьютеры. Но как же удается сделать это так быстро? С помощью кодирования данных, конечно!

Кодирование — это процесс преобразования информации из одной формы в другую с использованием определенных правил и символов. Оно позволяет представить информацию в виде последовательности символов или чисел, что делает ее удобной для передачи и обработки. 

Основной целью этого процесса является сжатие информации и обеспечение безопасности при передаче. 

Есть разные типы преобразования данных. Например, двоичное кодирование представляет информацию в виде последовательности нулей и единиц, что является основой для работы компьютеров. Ты, наверное, видел такие коды, которые образуют бессвязные на первый взгляд наборы цифр? Так вот, на самом деле, в этих комбинациях нулей и единиц зашифрованы данные. Фотография, которую ты отправляешь другу — это тоже набор из 0 и 1. 

Или, например, мы хотим сообщить тебе важную текстовую информацию. Для каждой буквы есть свое сочетание нулей и единиц.

Вот так будет выглядеть наше сообщение для тебя в двоичном коде: 

11010001 10000010 11010001 10001011 100000 11010001 10000001 11010000 10110100 11010000 10110000 11010001 10001000 11010001 10001100 100000 11010000 10110101 11010000 10110011 11010001 10001101.

Но ты ведь не компьютер, поэтому в тот момент, когда сообщение приходит к тебе, его нужно что? Правильно, декодировать. Но об этом мы поговорим позже. А сейчас давай разберемся с методами кодирования.

Методы, которые используют в программировании для преобразования данных могут быть разными, они отличаются сложностью и могут использоваться в разных сферах для определенных нужд.

Безусловный

Этот метод характеризуется тем, что любому значению в исходных данных присваивается свой код. И здесь совершенно неважно, что именно нужно кодировать, содержание исходных данных не имеет значения.

Двоичный или бинарный код — пример безусловного кодирования, так как каждый символ или код имеет свой уникальный набор единиц и нулей. 

Условный

Этот метод подразумевает более сложные коды, так как каждому значению исходных данных присваивается определенный символьный код, и он зависит от того, что именно нужно кодировать.

Блочный

При использовании этого метода всю информацию разбивают на блоки и кодируют каждый блок отдельно независимо от других блоков.

Вот мы и добрались до расшифровки. Как мы уже упомянули, ты не сможешь понять закодированную информацию, поэтому нужна обратная операция, которая поможет перевести компьютерный код в понятный для человека формат.

Декодирование — это обратный процесс, при котором закодированная информация восстанавливается в исходное состояние. Для успешного декодирования необходимо знать какие методы использовались при кодировании. 

Декодирование позволяет получить доступ к информации. То есть мы отправили фотографию другу, и когда он получает ее, программа позволяет компьютеру показать ее в именно в виде картинки, а не в виде нулей и единиц. 

То же самое и с текстовыми данными. Помнишь, в начале мы отправляли тебе закодированное сообщение. Пришло время декодировать его. Итак, все эти 0 и 1 после декодирования превращаются в понятную тебе фразу на русском языке: ты сдашь егэ. 

Посмотрим, что у нас по методам декодирования.

Однозначное декодирование

Однозначное декодирование означает, что каждому коду соответствует только одна информационная единица, и декодирование происходит без ошибок. 

Для того чтобы можно было легко и однозначно декодировать информацию должно выполняться условие Фано. О нем мы тоже тебе расскажем.

Этот метод часто используется в коммуникационных системах, где важна точность передачи информации.

Равномерное кодирование

Равномерное кодирование — это метод, при котором каждому символу присваивается равное количество кодовых символов. Это позволяет достичь оптимального использования ресурсов при передаче информации.

Опять же, стоит сказать, что в случае равномерного кода должно выполняться условие Фано. Так что же это такое и зачем оно нам так нужно? Сейчас узнаем.



Условие Фано

Условие Фано — это метод, при котором коды для символов выбираются таким образом, чтобы ни один код не был префиксом другого. То есть конечные символы кода одного значения не должны совпадать с начальными символами кода другого значения.

Это обеспечивает однозначное, равномерное декодирование и эффективное использование битов при передаче информации.

Это может показаться сложным, все эти условия и методы. Но давай рассмотрим простой пример, чтобы разложить все по полочкам и понять, как это работает.

Нам дано слово «ЕГЭ» которой должна быть закодировано и затем декодировано. 

Часть 1: Кодирование

1. Определим, сколько различных символов используется в исходном слове.

ЕГЭ — мы имеем 3 разных символа.

2. Определим частоту встречаемости каждого символа в слове.

Каждый символ в нашем слове встречается один раз.

3. Создадим некий код для каждого символа.

Е — 11, Г — 01, Э — 10

4. Теперь закодируем все слово и посмотрим, выполняются ли все условия.

110110

Итак, каждой букве мы присваиваем по 2 символа кода, значит, у нас равномерный код. Конец кода предыдущей буквы не совпадает с началом следующего — условие Фано соблюдено. Поэтому мы переходим к простой расшифровке.

Часть 2: Декодирование

1. Используя созданные ранее битовые коды, декодируем слово. Мы знаем, что код был создан равномерно, и у нас есть по два символа на букву, поэтому легко разбиваем и смотрим, какой букве соответствует код.

11 — Е, 01 — Г, 10 — Э

Мы получили ЕГЭ. 

А теперь посмотрим, с какими трудностями мы столкнулись бы при декодировании, если бы код был неравномерным и не соблюдалось бы условие.

Допустим, мы ввели бы такой код: Е — 11, Г – 101, Э — 0.

И имели бы такой код: 111010.

Сложно было бы сказать при расшифровке, здесь ЕЭЭ или ЕГЭ, правда?

Что такое кодирование?

– процесс преобразования информации в специальные символы с целью быстрой и удобной передачи и хранения данных;

– процесс шифрования информации, чтобы о ней никто никогда ничего не узнал.

– процесс преобразования данных у шпионов.

Что такое декодирование?

– процесс, который помогает хакерам взломать систему;

– снова что-то из шпионского фильма;

– процесс преобразования кодированных данных, чтобы вернуть их в исходное состояние.

Мы даем тебе несколько кодов для букв: К – 101, Т — 100, Д — 010, О — 011. Какое слово тут зашифровано: 101011010.

— ок;

— код;

— кот.