Лабораторная работа Теория информации и кодирования Задание 1

• Название: Лабораторная работа Теория информации и кодирования Задание 1
• Дата: 17.06.2018
• Размер: 104.61 Kb.
• Имя файла: laboratornaya_rabota_1.docx
• Тип: Лабораторная работа; #47151

Лабораторная работа 1. Теория информации и кодирования
Задание 1. Подсчитайте количество информации, приходящейся на один символ, в тексте: Составьте таблицу, определив вероятность каждого символа в тексте как отношение количества одинаковых символов каждого значения ко всему числу символов в тексте. Затем по формуле Шеннона подсчитайте количество информации, приходящейся на один символ.
1.Организационно-правовые формы предприятий в своей основе определяют форму их собственности, то есть кому принадлежит предприятие, его основные фонды, оборотные средства, материальные и денежные ресурсы. В зависимости от формы собственности в России в настоящее время различают три основные формы предпринимательской деятельности: частную, коллективную и контрактную.

Указание:
2. Общая технологическая схема изготовления сплавного транзистора напоминает схему изготовления диода, за исключением того, что в полупроводниковую пластинку производят вплавление двух навесок примесей с двух сторон. Вырезанные из монокристалла германия или кремния пластинки шлифуют и травят до необходимой толщины.
3. С конца пятнадцатого столетия в судьбах Восточной Европы совершается переворот глубокого исторического значения. На сцену истории Европы выступает новая крупная политическая сила — Московское государство. Объединив под своей властью всю северо-восточную Русь, Москва напряженно работает над закреплением добытых политических результатов и во внутренних, и во внешних отношениях.
4. Новые данные о физиологической потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, а также выяснение закономерностей ассимиляции пищи в условиях нарушенного болезнью обмена веществ на всех этапах метаболического конвейера позволили максимально сбалансировать химический состав диет и их энергетическую ценность.
5. С любопытством стал я рассматривать сборище. Пугачев на первом месте сидел, облокотясь на стол и подпирая черную бороду своим широким кулаком. Черты лица его, правильные и довольно приятные, не изъявляли ничего свирепого. Все обходились между собою как товарищи и не оказывали никакого особенного предпочтения своему

предводителю.
6. Люди, которых ураган выбросил на какой-то далёкий берег, не были аэронавтами-профессионалами или любителями воздушных путешествий. Их держали в заключении как военнопленных, и прирождённая отвага побудила их бежать из плена при обстоятельствах весьма необычайных! Сто раз они могли погибнуть!
7. Сто раз аэростат с разорвавшейся оболочкой мог сбросить их в бездну. Но небо уготовило им удивительную участь. Двадцатого марта путники уже находились в семи тысячах миль от Ричмонда, осаждённого войсками генерала Улисса Гранта, — они бежали из этой столицы штата Виргиния — главной крепости сепаратистов в дни ужасной гражданской войны. Воздушное их путешествие продлилось пять дней.
8.Вот при каких любопытных обстоятельствах произошло бегство пленников, закончившееся катастрофой, о которой мы уже рассказали читателям. В 1865 году, в феврале месяце, во время одного из штурмов, при помощи которых генерал Грант тщетно пытался завладеть Ричмондом, несколько офицеров федеральной армии попали в руки неприятеля и были интернированы в этом городе.

9. Один из наиболее примечательных пленников состоял при главном штабе армии Гранта, звали его Сайрес Смит. Сайрес Смит, уроженец Массачусетса, по профессии инженер, был первоклассным учёным; во время войны правительство Соединённых Штатов доверило ему управлять железными дорогами важного стратегического значения.
10. Худой, костлявый, сухопарый, он и по внешности мог считаться настоящим североамериканцем, и, хотя ему было не больше сорока пяти лет, в его коротко остриженных волосах блестела седина; серебряные нити проглядывали бы и в бороде, но Сайрес Смит не носил бороды, оставляя только густые усы.
11. Лицо его поражало суровой красотой и чеканным профилем — такие лица как будто созданы для того, чтобы их изображали на медалях; глаза горели огнём энергии, строгие губы редко улыбались, — словом, у Сайреса Смита был облик учёного, наделённого духом воителя.
12.Он принадлежал к числу тех инженеров, которые в начале своей карьеры по доброй воле орудовали молотом и киркой, уподобляясь генералам, начинавшим военную службу рядовыми. Поэтому не удивительно, что при исключительной изобретательности и остроте ума у него были и очень ловкие, умелые руки. Развитая мускулатура указывала на его большую силу.
13. Большие познания сочетались у него с практическим складом ума и, как говорят солдаты, с большой смёткой; к тому же он выработал в себе замечательную выдержку и ни при каких обстоятельствах не терял головы, — короче говоря, у него в высокой степени развиты были три черты, присущие сильному человеку: энергия физическая и умственная, целеустремлённость и могучая воля.
14. Начав службу под командой Улисса Гранта в отряде волонтёров Иллинойса, он сражался под Падьюкой, Белмонтом, Питсбургом-Лендингом, при осаде Коринфа, у Порт-Гибсона, у Чёрной Реки, под Чаттанугой, близ Уайльдернесса, на Потомаке — и повсюду сражался доблестно, как солдат, вполне достойный генерала Гранта, который на вопрос о потерях ответил: «Я своих убитых не подсчитываю».
15.Сто раз Сайрес Смит мог оказаться в числе тех, кого не подсчитывал грозный полководец, но, хоть он и не щадил себя в этих битвах, ему везло до того дня, когда он получил ранение под Ричмондом и был взят в плен. Вместе с Сайресом Смитом в тот же день попал в руки южан и другой выдающийся человек — не кто иной, как Гедеон Спилет, специальный корреспондент газеты «Нью-Йорк геральд», прикомандированный к армии северян для того, чтобы следить за перипетиями войны.

16. Гедеон Спилет принадлежал к той удивительной породе репортёров, по преимуществу англичан и американцев, которые по примеру Стенли и ему подобных не отступают ни перед чем, лишь бы добыть точные сведения о злободневном событии и поскорее сообщить их в свою газету. В Соединённых Штатах такие крупные газеты, как «Нью-Йорк геральд», стали подлинной силой, и с их представителями, «специальными корреспондентами», приходится считаться.
17. Гедеон Спилет занимал одно из первых мест среди этих «специальных корреспондентов». Человек весьма достойный, энергичный, подвижный и решительный, журналист, объехавший весь свет, солдат и художник, кипучий ум, способный во всём разобраться, натура предприимчивая и деятельная, Спилет не боялся ни труда, ни усталости, ни опасностей, когда ему хотелось что-нибудь «узнать», — прежде всего для самого себя, а затем для своей газеты.
18. Это был сущий герой любознательности, неутомимый искатель новых сведений, всего неизведанного, неизвестного, невозможного, невероятного, — один из тех отважных наблюдателей, которые пишут газетные заметки под свист пуль, составляют «хронику» под пролетающими ядрами и считают любую опасность увлекательным приключением.
19. Он тоже участвовал во всех боях, всегда был на передовых позициях с револьвером в одной руке, с записной книжкой в другой, и под градом картечи карандаш не дрожал в его руке. Не в пример тем репортёрам, которые особенно красноречивы, когда им нечего сказать, он не занимал телеграфные провода нескончаемыми депешами, но каждая его заметка, краткая, точная, ясная, всегда проливала свет на какое-нибудь важное событие.
20. Кстати сказать, он не был лишён юмора. Это он после боя у Чёрной Реки, желая во что бы то ни стало сохранить свою очередь у окошечка телеграфа и сообщить в газету об исходе сражения, в течение двух часов передавал по телеграфу первые главы Библии. Такой трюк обошёлся «Нью-Йорк геральд» в две тысячи долларов, но зато газета первая получила информацию.

Задание 1(2).Построить таблицу распределения частот символов, характерных для заданого сообщения. Производится так называемая частотная селекция, текст сообщения анализируется как поток символов и высчитывается частота встречаемости каждого символа. Сравнить с имеющимися данными в таблице.

На основании полученных данных определить среднее и полное количество информации, содержащееся в заданном сообщении. Оценить избыточность сообщения
Теоретические сведения

Важными характеристиками текста являются повторяемость букв, пар букв (биграмм) и вообще m-ок (m-грамм), сочетаемость букв друг с другом, чередование гласных и согласных и некоторые другие. Эти характеристики являются достаточно

устойчивыми.

Для русского языка частоты знаков алфавита, в котором отождествлены E c Ё, Ь с Ъ, а также имеется знак пробела между словами, приведены в таблице
.

Буква алфавита	Показатель частоты встречаемости	Буква алфавита	Показатель частоты встречаемости
А	0,062	Р	0,04
В	0,038	Т	0,053
Д	0,025	Ф	0,002
Ж	0,007	Ц	0,004
И	0,062	Ш	0,006
К	0,028	Ъ, Ь	0,014
М	0,026	Э	0,003
О	0,09	Я	0,018

Приведем таблицы частот биграмм для русского языка.








Для получения более точных сведений об открытых текстах можно строить и анализировать таблицы k-грамм при k > 2, однако для учебных целей вполне достаточно ограничиться биграммами. Неравномерность k-грамм (и даже слов) тесно связана с характерной особенностью открытого текста – наличием в нем большого числа повторений отдельных фрагментов текста: корней, окончаний, суффиксов, слов и фраз. Так, для русского языка такими привычными фрагментами являются наиболее частые биграммы и триграммы:

СТ, НО, ЕН, ТО, НА, ОВ, НИ, РА, ВО, КО

СТО, ЕНО, НОВ, ТОВ, ОВО, ОВА .

Полезной является информация о сочетаемости букв, то есть о предпочтительных связях букв друг с другом, которую легко извлечь из таблиц частот биграмм.

Имеется в виду таблица, в которой слева и справа от каждой буквы расположены наиболее предпочтительные «соседи» (в порядке убывания частоты соответствующих биграмм). В таких таблицах обычно указывается также доля гласных и согласных букв (в процентах), предшествующих (или следующих за) данной букве.

Некоторая разница значений частот в различных источниках объясняется тем, что частоты существенно зависят не только от длины текста, но и от его характера.

 

Г	С	Слева		Справа	Г	С
3	97	л, д, к, т, в, р, н	А	л, н, с, т, р, в, к, м	12	88
80	20	я, е, у, и, а, о	Б	о, ы, е, а, р, у	81	19
68	32	я, т, а, е, и, о	В	о, а, и, ы, с, н, л, р	60	40
78	22	р, у, а, и, е, о	Г	о, а, р, л, и, в	69	31
72	28	р, я, у, а, и, е, о	Д	е, а, и, о, н, у, р, в	68	32
19	81	м, и, л, д, т, р, н	Е	н, т, р, с, л, в, м, и	12	88
83	17	р, е, и, а, у, о	Ж	е, и, д, а, н	71	29
89	11	о, е, а, и	З	а, н, в, о, м, д	51	49
27	73	р, т, м, и, о, л, н	И	с, н, в, и, е, м, к, з	25	75
55	45	ь, в, е, о, а, и, с	К	о, а, и, р, у, т, л, е	73	27
77	23	г, в, ы, и, е, о, а	Л	и, е, о, а, ь, я, ю, у	75	25
80	20	я, ы, а, и, е, о	М	и, е, о, у, а, н, п, ы	73	27
55	45	д, ь, н, о	Н	о, а, и, е, ы, н, у	80	20
11	89	р, п, к, в, т, н	О	в, с, т, р, и, д, н, м	15	85
65	35	в, с, у, а, и, е, о	П	о, р, е, а, у, и, л	68	32
55	45	и, к, т, а, п, о, е	Р	а, е, о, и, у, я, ы, н	80	20
69	31	с, т, в, а, е, и, о	С	т, к, о, я, е, ь, с, н	32	68
57	43	ч, у, и, а, е, о, с	Т	о, а, е, и, ь, в, р, с	63	37
15	85	п, т, к, д, н, м, р	У	т, п, с, д, н, ю, ж	16	84
70	30	н, а, е, о, и	Ф	и, е, о, а, е, о, а	81	19
90	10	у, е, о, а, ы, и	Х	о, и, с, н, в, п, р	43	57
69	31	е, ю, н, а, и	Ц	и, е, а, ы	93	7
82	18	е, а, у, и, о	Ч	е, и, т, н	66	34
67	33	ь, у, ы, е, о, а, и, в	Ш	е, и, н, а, о, л	68	32
84	16	е, б, а, я, ю	Щ	е, и, а	97	3
0	100	м, р, т, с, б, в, н	Ы	л, х, е, м, и, в, с, н	56	44
0	100	н, с, т, л	Ь	н, к, в, п, с, е, о, и	24	76
14	86	с, ы, м, л, д, т,, р, н	Э	н, т, р, с, к	0	100
58	42	ь, о, а, и, л, у	Ю	д, т, щ, ц, н, п	11	89
43	57	о, н, р, л, а, и, с	Я	в, с, т, п, д, к, м, л	16	84

 

Пример: Проведем анализ текста следующего содержания

"СОКРАТ из Афин (469–399 до н.э.) – знаменитый античный философ, учитель Платона, воплощенный идеал истинного мудреца в исторической памяти человечества. С именем Сократа связано первое фундаментальное деление истории античной философии на до- и после-Сократовскую («Досократики»), отражающее интерес ранних философов VI–V вв. к натурфилософии, а последующего поколения софистов V в. – к этико-политическим темам, главная из которых – воспитание добродетельного человека и гражданина. Сократу был близок софистическому движению. Учение Сократа было устным; все свободное время он проводил в беседах с приезжими софистами и местными гражданами, политиками и обывателями, друзьями и незнакомыми на темы, ставшими традиционными для софистической практики: что есть добро и что – зло, что прекрасно, а что безобразно, что добродетель и что порок, можно ли научиться быть хорошим и как приобретается знание. Об этих беседах мы знаем в основном благодаря ученикам Сократа – Ксенофонту и Платону. Кроме их сочинений, имеются также фрагменты и свидетельства о содержании «сократических диалогов» других сократиков, пародийное изображение Сократа в комедии Аристофана Облака и ряд замечаний о Сократе у Аристотеля. Проблема достоверности изображения личности Сократа в сохранившихся произведениях – ключевой вопрос всех исследований о нем."
Задание 2. Закодировать фразу методами Шеннона–Фено и Хаффмена в соответствии с вариантом. Подсчитать количество бит, которое занимает закодированная фраза для 2 методов.


1.Ана, дэус, рики, паки,

Дормы кормы констунтаки,

Дэус дэус канадэус – бац!
3.One, two, Freddy's coming for you

Three, four, better lock your door

Five, six, grab a crucifix

Seven, eight, gonna stay up late.
5.Эне-бене, рики-таки,

Буль-буль-буль,

Караки-шмаки

Эус-деус-краснодеус бац
7.Кони-кони, кони-кони,

Мы сидели на балконе,

Чай пили, воду пили,

По-турецки говорили.
9.Прибавь к ослиной голове

Еще одну, получишь две.

Но сколько б ни было ослов,

Они и двух не свяжут слов.
11.По-турецки говорили.

Чяби, чяряби

Чяряби, чяби-чяби.

Мы набрали в рот воды.
13.Тише, мыши, кот на крыше,

А котята ещё выше.

Кот пошёл за молоком,

А котята кувырком.
15.Мой котёнок очень странный,

Он не хочет есть сметану,

К молоку не прикасался

И от рыбки отказался.
17.Эни-бени рити-Фати.

Дорба, дорба сентибрати.

Дэл. Дэл. Кошка. Дэл. Фати!
19.Самолёт-вертолёт!

Посади меня в полёт!

А в полёте пусто –

Выросла капуста.

2.Кот пошёл за молоком,

А котята кувырком.

Кот пришёл без молока,

А котята ха-ха-ха.
4.Цветом мой зайчишка – белый,

А ещё, он очень смелый!

Не боится он лисицы,

Льва он тоже не боится.
6.Эне, бене, лики, паки,

Цуль, буль-буль,

Калики-цваки,

Эус-беус, клик-мадеус, бокс...
8.Ана-дэус-рики-паки,

Дормы-кормы-консту-таки,

Энус-дэус-кана-дэус-БАЦ!
10.Раз, два – упала гора;

три, четыре – прицепило;

пять, шесть – бьют шерсть;

семь, восемь – сено косим.
12.Зуба зуба, зуба зуба,

Зуба дони дони мэ,

А шарли буба раз два три,

А ми раз два три замри.
14.Плыл по морю чемодан,

В чемодане был диван,

На диване ехал слон.

Кто не верит – выйди вон!
16.Дрынцы-брынцы-бубен-цы,

Раз-звонились-удальцы,

Диги-диги-диги-дон,

Выхо-ди-скорее-вон!
18.Перводан, другодан,

На колоде барабан;

Свистель, коростель,

Пятерка, шестерка, утюг.
20.Эни бэни рики паки

Турбаурбасентибряки.

Может – выйдет, может – нет, В общем – полный Интернет