Универсальная форма представления данных для обработки на компьютере реализованная в виде двух

Обновлено: 05.07.2024

знакомство с интерфейсом и объектами СУБД Access , и её использование в создании базы данных «Провайдеры Интернета».

Задачи урока:

создать условия для усвоения содержания теоретического материала по данной теме на уровне закрепления, познакомить с объектами баз данных, учить создавать структуры табличных баз данных;

создать условия для развития логического мышления, памяти, практических умений и навыков при работе с объектами баз данных в Microsoft Access ;

Ожидаемый результат

Развивать внимание, познавательную активность, сосредоточение, общую информационную культуру, самоконтроль и интерес к предмету;

I. Организационный момент . Приветствует учеников, проверяет готовность к уроку, желает успеха. Разделение на группы по стратегии «Выбери меня»

Ученики осмысливают поставленную цель. Дети делятся на группы с помощью наводящих вопросов учителя.

II. Проверка пройденного материала.

По методу «Поп-корн» учитель организует проверку домашнего задания .

– Что такое база данных?

– База данных – это совокупность хранящихся взаимосвязанных данных, организованных по определенным правилам.

– Приведите примеры баз данных.

– База данных крупного банка, справочники, словари, записная книжка, энциклопедии, телефонный справочник и др.

Ученики демонстрируют свои знания.

III. Актуализация знаний

Группе дается задание: Стратегия «Послушать – сговориться – обсудить»,
составить постеры и выступить с ним перед классом.
Ознакомление с новым материалом.

(При объяснении нового материала учитель демонстрирует все примеры на экране с помощью мультимедиа проектора, учащиеся сидят за ЭВМ и выполняют все указания учителя).

Окно базы данных – один из главных элементов интерфейса Ассеss. Оно включает в себя следующие составляющие (сверху вниз): титульную строку с кнопками управления окном, главное меню, панель инструментов, рабочее поле и строку состояния. На рабочем поле открывается окно, соответствующее выбранному режиму работы. В окне систематизированы все объекты БД: таблицы, запросы, формы, отчеты, макросы и модули.

Дадим краткую характеристику всем объектам БД:

Таблицы – это основной объект базы данных, в котором хранятся все данные, имеющиеся в базе, а также структура базы (поля, их типы, свойства).

Запросы позволяют выбирать данные из одной или нескольких связанных таблиц. Результатом выполнения запроса является результирующая таблица , которая наряду с другими таблицами может быть использована при обработке данных. С помощью запросов можно также обновлять, удалять или добавлять данные в таблицы.

Формы служат для ввода и просмотра данных в удобном для пользователя виде, который соответствует привычному для него документу. При помощи форм можно добавлять в таблицы новые данные, а также редактировать или удалять существующие. Форма может содержать рисунки, графики и другие внедренные объекты.

Отчёты предназначены для формирования выходных документов и вывода их на печать. Основное их отличие от форм заключается в том, что в отчёте отображаются все данные и в них предусмотрена возможность группировать данные по различным критериям. Отчёты могут содержать специальные элементы оформления, характерные для печати документов: колонтитулы, номера страниц и т.д.

Макросы предназначены для автоматизации повторяющихся операций при работе с СУБД.

Модули создаются пользователем путём применения интегрированной среды объектно-ориентированного программирования, основной идеей которой является объединение данных и оперирующих ими функций в один объект.

После раскрытия на экране окна базы данных становятся доступными режимы работы с основными объектами MS Асcess: режим Конструктора (возможно изменение типа данных, структуры объекта) и режим Таблицы (возможно просматривать, вводить и редактировать данные).

Запросы.

1. Основные этапы создания запросов.

С помощью запросов можно просматривать, анализировать и изменять данные из нескольких таблиц. Рассмотрим основные этапы создания запросов:

1) В окне База данных выбрать объект Запрос ;

2) Выбрать Создание запроса в режиме конструктора или Создание запроса с помощью мастера;

3) В окне диалога Добавлении таблицы выделить нужную таблицу и нажать кнопку Добавить;

4) Закрыть окно Добавление таблицы ;

5) В окне Запрос на выборку перетащить нужное имя поля из списка полей таблицы в первую клетку строки Поле запроса (в нижней половине окна);

6) Указать условия отбора;

7) При необходимости выполнить сортировку, щелкнув мышью в строке Сортировка под именем нужного поля;

8) Нажать на панели инструментов кнопку Запуск ;

9) Сохранить запрос, присвоив ему некоторое имя;

10) Открыть запрос для просмотра.

2. Формирование запросов на выборку.

Пользователям, имеющим малый опыт работы с Access, рекомендуется форматировать запросы с помощью мастера запросов. Для этого в окне базы данных необходимо выбрать объект Запросы и дважды щелкнуть на значке Создание запроса с помощью мастера . Эти действия вызовут открытие окна Запрос на выборку . Одновременно с этим окном открывается диалоговое окно Добавление таблицы , в котором в качестве источника данных для запроса выбирается таблица, например Телефонный справочник . Имя таблицы с перечнем содержащихся в ней полей появится в нижней части бланка запроса. Выбрав нужные поля, нужно щелкнуть на кнопке Добавить . Затем нажать кнопку Далее. Появится диалоговое окно, в котором можно выбрать одну из двух команд: Открыть запрос для просмотра данных или Изменить макет запроса . Нажать кнопку Готово.

Второй способ создания запросов – в режиме конструктора. Для этого в окне базы данных необходимо выбрать объект Запросы и дважды щелкнуть на значке Создание запроса в режиме конструктора . Откроется окно Запрос навыборку и диалоговое окно Добавление таблицы , в котором в качестве источника данных для запроса выбирается таблица, например Телефонный справочник . В тех случаях, когда запрос формируется на основании не одной, а нескольких таблиц, необходимо последовательно выбирать таблицы из списка и щелкать на кнопке Добавить , а по окончании процесса выбора таблиц из списка щелкнуть на кнопке Закрыть . Следует помнить, что формировать запросы с использованием нескольких таблиц можно только при наличии связей между выбранными таблицами. Эти связи отображаются в верхней части бланка запроса на выборку. Нижняя часть бланка запроса разбита на столбцы, причем каждому столбцу соответствует определенное поле будущей результирующей таблицы. Для создания результирующей таблицы необходимо “перенести” имена полей таблицы (или таблиц) из верхней части бланка запроса в его нижнюю часть (в строку Поле ), тем самым осуществив выбор полей, включаемых в результирующую таблицу. При необходимости упорядочивания данных в результирующей таблице по какому-либо полю необходимо щелкнуть на ячейке этого поля, находящейся в строке Сортировка . Критерии поиска задаются в строке Условие отбора .

Рассмотрим таблицу Телефонный справочник <Приложение_1> и организуем несколько запросов:

I. Запрос по фамилиям абонентов, отсортированных по возрастанию и проживающих в Москве, и по номеру абонентов.

После добавления таблицы Телефонный справочник , добавляем поля: Фамилия абонента, Номер абонента, Адрес абонента.

Под полем Фамилия абонента в строке Сортировка выбрать по возрастанию .

Под полем Адрес абонента в строке Условие отбора написать слово “ Москва”.

Нажать кнопку Запуск.

II. Запрос по фамилиям абонентов, заканчивающихся на “ов”; году рождения с 1980; адресу абонентов и категории абонентов.

После добавления таблицы Телефонный справочник , добавляем поля: Фамилия абонента, Год рождения, Категория абонента, Адрес абонента.

Под полем Фамилия абонента в строке Условие отбора написать “ *ов ”.

Под полем Год рождения в строке Условие отбора написать “ >=1980”.

Нажать кнопку Запуск.

(Предлагается ребятам выполнить самостоятельно)

III. Запрос по фамилиям абонентов; адресу абонентов, отсортированному по убыванию, и категории абонентов “друзья” и “сервис”.

После добавления таблицы Телефонный справочник , добавляем поля: Фамилия абонента, Категория абонента, Адрес абонента.

Под полем Адрес абонента в строке Сортировка выбрать по убыванию .

Под полем Категория абонента в строке Условие отбора написать “друзья and сервис”.

Нажать кнопку Запуск.

3. Параметрические запросы.

Запросы, как правило, служат для выполнения определенной операции. При изменении какого-либо критерия поиска приходится создавать новый запрос. Например, в одном запросе критерием поиска является значение друзья поля Категория абонента , а в другом запросе – значение сервис этого же поля. Однако эти критерии можно использовать в одном так называемом параметрическом запросе, в котором они задаются не при формировании запроса, а при его выполнении.

Организуем несколько запросов:

IV. Запрос по фамилиям, номеру абонентов и определенной категории абонентов, задаваемой пользователем.

После добавления таблицы Телефонный справочник , добавляем поля: Фамилия абонента, Номер абонента, Категория абонента.

Нажать кнопку Запуск.

При запуске запроса появится диалоговое окно, в котором будет запрос на ввод категории абонентов. Ввести любую из трёх категорий и нажать OK.

Можно вывести всех друзей или родственников или серв ис.

(Предлагается группам выполнить самостоятельно)

V. Запрос по фамилиям абонентов; году рождения, определенному пользователем; номеру, категории и адресу абонентов.

После добавления таблицы Телефонный справочник , добавляем поля: Фамилия абонента, Номер абонента, Категория абонента, Год рождения, Адрес абонента.

Нажать кнопку Запуск.

При запуске запроса появится диалоговое окно, в котором будет запрос на ввод категории абонентов. Ввести любой год рождения, например 1985, и нажать OK.

(Предлагается ребятам выполнить самостоятельно)

VI. Запрос по фамилиям абонентов; категории и адресу абонентов, определенных пользователем.

Нажать кнопку Запуск.

При запуске запроса появится сначала диалоговое окно, в котором будет запрос на ввод категории абонента, а затем диалоговое окно, в котором будет запрос на ввод адреса абонента. Нажать кнопку OK.

Практическая работа для группы

Ввод и редактирование данных

Ввод данных в таблицу базы данных и их редактирование мало чем отличается от аналогичных действий в других офисных приложениях.

При вводе данных в режиме Таблица в поле маркера записи, которое расположено слева от полей таблицы, может отображаться один из следующих символов:

* (звездочка) — обозначает пустую запись в конце таблицы;

► (стрелка) — обозначает выделенную (активную) запись;

(карандаш) — обозначает, что в записи были сделаны изменения.

Введем в таблицу данные:

Открыть таблицу двойным щелчком на ее значке в окне Провайдеры Интернета: таблица.

Заполнить БД, последовательно вводя записи о провайдерах:

Перемещение между записями можно осуществлять с помощью мыши, клавиш управления курсором или полосы прокрутки. Для быстрого перемещения между записями в базе данных можно использовать кнопки перемещения на панели Запись, которая находится в нижней части окна таблицы.

IV. Закрепление урока. По методу «Броуновское движение» проводит закрепление урока.

Создание базы данных «Провайдеры Интернета».

1. Создать в приложении Access новую базу данных с помощью команды Файл – Создать – Новая база данных. Откроется окно «Файл новой базы данных». Введите Имя файла: Провайдеры Интернета – Создать.

2. В окне Провайдеры Интернета: база данных выбрать группу объектов Таблицы , затем пункт Создание таблицы в режиме конструктора .

Режим Конструктор позволяет создавать и изменять структуру таблицы. Таблица «Провайдеры Интернета» должна содержать шесть полей, для каждого из которых нужно задать имя, тип данных и определить его свойства. Кроме того, необходимо задать ключевое поле, которым в данном случае является поле « № п/п».

3. В появившемся окне Провайдеры Интернета: таблица в столбцах Имя поля и Тип данных ввести названия полей и требуемые типы данных.

В нижней части окна задать свойства полей. При задании типов данных и свойств полей воспользоваться раскрывающимися списками.

В качестве ключевого поля задать поле «№ п/п».

Для сохранения таблицы ввести команду [Файл-Сохранить как. Провайдеры].

Присвоить таблице имя «Провайдеры Интернета».

4. После создания таблицы ее имя добавляется в окно базы данных и ее можно легко открыть либо в режиме Конструктор (кнопка Конструктор), либо в режиме Таблица (кнопка Открыть).

Режим Таблица позволяет просматривать и изменять структуру таблицы, а также вводить и редактировать данные.

5. Для просмотра структуры таблицы в окне БД на вкладке Таблицы дважды щелкнуть на значке таблицы Провайдеры. Появится окно таблицы.

Ученики делают внутренний и внешний круг. Внутренний- обсуждают тему, а внешний- наблюдает за их действиями.

- Что нового я узнал на уроке?
- За что я могу похвалить себя?
- Что мне не удалось сделать? Над чем надо поработать?

Чтобы работать с данными различных видов, необходимо унифицировать форму их представления, а это можно сделать с помощью кодирования. Кодированием мы занимаемся довольно часто, например, человек мыслит весьма расплывчатыми понятиями, и, чтобы донести мысль от одного человека к другому, применяется язык. Язык — это система кодирования понятий. Чтобы записать слова языка, применяется опять же кодирование — азбука. Проблемами универсального кодирования занимаются различные области науки, техники, культуры. Вспомним, что чертежи, ноты, математические выкладки являются тоже некоторым кодированием различных информационных объектов. Аналогично, универсальная система кодирования требуется для того, чтобы большое количество различных видов информации можно было бы обработать на компьютере.

Подготовка данных для обработки на компьютере (представление данных) в информатике имеет свою специфику, связанную с электроникой. Например, мы хотим проводить расчеты на компьютере. При этом нам придется закодировать цифры, которыми записаны числа. На первый взгляд, представляется вполне естественным кодировать цифру ноль состоянием электронной схемы, где напряжение на некотором элементе будет равно 0 вольт, цифру единица —1 вольт, двойку — 2 вольт и т.д., девятку — 9 вольт. Для записи каждого разряда числа в этом случае потребуется элемент электронной схемы, имеющий десять состояний. Однако элементная база электронных схем имеет разброс параметров, что может привести к появлению напряжения, скажем, 3,5 вольт, а оно может быть истолковано и как тройка и как четверка, т.е. потребуется на уровне электронных схем «объяснить» компьютеру, где заканчивается тройка, а где начинается четверка. Кроме того, придется создавать весьма непростые электронные элементы для производства арифметических операций с числами, т.е. на схемном уровне должны быть созданы таблица умножения — 10 х 10 = 100 схем и таблица сложения — тоже 100 схем. Для электроники 40-х гг. (время, когда появились первые вычислительные машины) это была непосильная задача. Еще сложнее выглядела бы задача обработки текстов, ведь русский алфавит содержит 33 буквы. Очевидно, такой путь построения вычислительных систем не состоятелен.

В то же время весьма просто реализовались электронные схемы с двумя устойчивыми состояниями: есть ток — 1, нет тока — 0, есть электрическое (магнитное) поле — 1, нет — 0. Взгляды создателей вычислительной техники были обращены на двоичное кодирование как универсальную форму представления данных для дальнейшей обработки их средствами вычислительной техники. Предполагается, что данные располагаются в некоторых ячейках, представляющих упорядоченную совокупность из двоичных разрядов, а каждый разряд может временно содержать одно из состояний — 0 или 1. Тогда группой из двух двоичных разрядов (двух бит) можно закодировать 2 2 = 4 различные комбинации кодов (00, 01, 10, 11); аналогично, три бита дадут 2 3 = 8 комбинаций, восемь бит или 1 байт — 2 8 = 256 и т.д.

Итак, внутренняя азбука компьютера очень бедна, содержит всего два символа: 0, 1, поэтому и возникает проблема представления всего многообразия типов данных — чисел, текстов, звуков, графических изображений, видео и др. — только этими двумя символами, с целью дальнейшей обработки средствами вычислительной техники. Вопросы представления некоторых типов данных мы рассмотрим в последующих параграфах.

Чтобы работать с данными различных видов, необходимо унифицировать форму их представления, а это можно сделать с помощью кодирования. Проблемами универсального кодирования занимаются различные области науки техники, культуры. Вспомним, что чертежи, ноты, математические выкладки являются тоже некоторым кодированием различных информационных объектов. Аналогично, универсальная система кодирования требуется для того, чтобы большое количество различных видов информации можно было бы обработать на компьютере

Подготовка данных для обработки на компьютере (представление данных) в информатике имеет свою специфику, связанную с электроникой. Например, мы хотим проводить расчеты на компьютере. При этом нам придется закодировать цифры, которыми записаны числа. На первый взгляд, представляется вполне естественным кодировать цифру ноль состоянием электронной схемы, где напряжение на некотором элементе будет равно 0 вольт, цифру единица – 1 вольт, двойку – 2 вольт и т.д., девятку – 9 вольт. Для записи каждого разряда числа в этом случае потребуется элемент электронной схемы, имеющий десять состояний. Однако элементная база электронных схем имеет разброс параметров, что может привести к появлению напряжения, скажем, 3,5 вольт, а оно может быть истолковано и как тройка и как четверка, т.е. потребуется на уровне электронных схем объяснить компьютеру, где заканчивается тройка, а где начинается четверка. Кроме того, придется создавать весьма непростые электронные элементы для производства арифметических, операций с числами, т.е. на схемном уровне должны быть созданы таблица умножения – 10x10 = 100 схем и таблица сложения – тоже 100 схем. Для электроники 40-х гг. (время, когда появились первые вычислительные машины) это была непосильная задача. Еще сложнее выглядела бы задача обработки текстов, ведь русский алфавит содержит 33 буквы. Очевидно, такой путь построения вычислительных систем не состоятелен.

В то же время весьма просто реализовались электронные схемы с двумя устойчивыми состояниями: есть напряжение – 1, нет напряжения – 0, есть электрическое (магнитное) поле – 1, нет – 0. Взгляды создателей вычислительной техники были обращены на двоичное кодирование как универсальную форму представления данных для дальнейшей обработки их средствами вычислительной техники. Предполагается, что данные располагаются в некоторых ячейках, представляющих упорядоченную совокупность из двоичных разрядов, а каждый может временно содержать одно из состояний — 0 или 1. Тогда группа из двух двоичных разрядов (двух бит) может закодировать 2 2 = 4 различные комбинации кодов (00 01 10 11); аналогично, восемь бит или 1 байт – 2 8 = 256 и т.д.

Существуют различные способы записи чисел, например: можно записать число в виде текста – сто двадцать три; римской системе счисления СХХШ; арабской — 123.

Системы счисления

Совокупность приемов записи и наименования чисел называется системой счисления.

Числа записываются с помощью символов, и по количеству символов, используемых для записи числа, системы счисления подразделяются на позиционные и непозиционные. Если для записи числа используется бесконечное множество символов, то система счисления называется непозиционной. Примером непозиционной системы счисления может служить римская. Например, для записи числа один используется буква I, два и три выглядят как совокупности символов II, III, но для записи числа пять выбирается новый символ V, шесть – VI, десять — вводится символ X, сто – С, тысяча – М и т.д. Кроме того, такой способ записи чисел приводит к очень сложным правилам арифметики.

Позиционные системы счисления для записи чисел используют ограниченный набор символов, называемых цифрами, и величина числа зависит не только от набора цифр, но и от того, в какой последовательности записаны цифры, т.е. от позиции, занимаемой цифрой, например, 125 и 215. Количество цифр, используемых для записи числа, называется основанием системы счисления, в дальнейшем его обозначим q.

В повседневной жизни мы пользуемся десятичной позиционной системой счисления, q = 10, т.е. используется 10 цифр: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9.

Число в позиционной системе счисления с основанием q может быть представлено в виде полинома по степеням q. Например, в десятичной системе мы имеем число

123,45 = 1 × 10 2 + 2 × 10 1 + 3 × 10 0 + 4 × 10 -1 + 5 × 10 -2 ,

Записывая слева направо цифры числа, мы получим закодированную запись числа в q-ичной системе счисления.

В информатике, вследствие применения электронных средств вычислительной техники, большое значение имеет двоичная система счисления, q = 2 . На ранних этапах развития вычислительной техники арифметические операции с действительными числами производились в двоичной системе ввиду простоты их реализации в электронных схемах вычислительных машин. Например, таблица сложения и таблица умножения будут иметь по четыре правила:

0 + 0 = 0	0 x 0 = 0
0 + 1 = 1	0 x 1 = 0
1 + 0 = 1	1 x 0 = 0
1 + 1 = 10	1 x 1 = 1

А значит, для реализации поразрядной арифметики в компьютере потребуются вместо двух таблиц по сто правил в десятичной системе счисления две таблицы по четыре правила в двоичной. Соответственно на аппаратном уровне вместо двухсот электронных схем – восемь.

Но запись числа в двоичной системе счисления длиннее записи того же числа в десятичной системе счисления в log₂10 раз (примерно в 3,3 раза). Это громоздко и не удобно для использования, так как нормальный объем человеческого внимания составляет примерно три-четыре объекта, т.е. удобно будет пользоваться такими системами счисления, в которых наиболее часто используемые числа (от единиц до тысяч) записывались бы одной-четырьмя цифрами. Как это будет показано далее, перевод числа, записанного в двоичной системе счисления, в восьмеричную и шестнадцатеричную очень сильно упрощается по сравнению с переводом из десятичной в двоичную. Поэтому, наряду с двоичной системой счисления, в информатике имеют хождение восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления.

Восьмеричная система счисления имеет восемь цифр: 0 12 3 4 5 6 7. Шестнадцатеричная – шестнадцать, причем первые 10 цифр совпадают по написанию с цифрами десятичной системы счисления, а для обозначения оставшихся шести цифр применяются большие латинские буквы, т.е. для шестнадцатеричной системы счисления получим набор цифр: 0123456789ABCDEF.

Если из контекста не ясно, к какой системе счисления относится запись, то основание системы записывается после числа в виде нижнего индекса. Например, одно и то же число 231, записанное в десятичной системе, запишется в двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системах счисления следующим образом:

Запишем начало натурального ряда в десятичной, двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системах счисления.

Десятичная	Двоичная	Восьмеричная	Шестнадцатеричная
А
В
С
D
Е
F

3. Преобразование чисел из одной системы счисления в другую

Преобразование из десятичной в прочие системы счисления проводится с помощью правил умножения и деления. При этом целая и дробная части переводятся отдельно.

Рассмотрим алгоритм на примере перевода десятичного числа 231 в двоичную систему (совершенно аналогичен перевод из десятичной системы в любую q-ичную). Разделим число на два (основание системы): нацело 231 : 2 = 115 и остаток 1, далее 115: 2 = 57 и остаток 1, и т.д. до получения 1.

Таким образом, последовательное деление нацело позволяет разложить число по степеням двойки, а это в краткой записи и есть двоичное изображение числа.

231 = 1 х2 7 + 1 х2 6 + 1 х2 5 + 0 х 2 4 +0 х 2 3 + 1 х 2 2 + 1 х 2 1 +1х2 0 = 11100111₍₂₎.

Эти выкладки можно сократить, записав процесс деления следующим образом:

1 Ц4 \57 [2 '56

Читая частное и остатки от деления в порядке, обратном получению, получим двоичную запись числа. Такой способ перевода чисел называется правилом (алгоритмом) последовательного делении, очевидно, что он применим для любого основания.

Между двоичной системой счисления, с одной стороны, и восьмеричной и шестнадцатеричной (заметим 8 и 16 – есть третья и четвертая степени двойки) – с другой, существует связь, позволяющая легко переводить числа из одной системы в другую.

Для перевода в шестнадцатеричную систему счисления сгруппируем целую и дробную части в группы по четыре цифры (они называются тетрадами), и каждую группу независимо от других перевести в одну шестнадцатеричную цифру.

Аналогичное правило для восьмеричной системы, используя группировку по три цифры.

Понятие сжатия информации

Еще одна проблема, тесно связанная с моделями представления информации — сжатие информации.

При архивировании и передаче по каналам связи объем информации является основным параметром. Поэтому модели представления дополняются процедурами сжатия, т.е. плотной упаковкой информации.

Разработаны и применяются два типа алгоритмов сжатия: сжатие с изменением структуры данных (оно происходит без потери данных) и сжатие с частичной потерей данных. Алгоритмы первого типа предусматривают две операции: сжатие информации для хранения, передачи и восстановление данных точно в исходном виде, когда их требуется использовать. Такой тип сжатия применяется, например, для хранения текстов (наиболее известны алгоритмы Хаффмена и Лемпеля-Зива). Алгоритмы второго типа не позволяют полностью восстановить оригинал и применяются для хранения графики или звука; для текстов, чисел или программ они неприменимы.

Дискретизация информации – процесс преобразования информации из непрерывной формы представления в дискретную. Чтобы представить информацию в дискретной форме, её следует выразить с помощью символов какого-нибудь естественного или формального языка.

Алфавит языка – конечный набор отличных друг от друга символов, используемых для представления информации. Мощность алфавита – это количество входящих в него символов.

Алфавит, содержащий два символа, называется двоичным алфавитом. Представление информации с помощью двоичного алфавита называют двоичным кодированием. Двоичное кодирование универсально, так как с его помощью может быть представлена любая информация.

Основная литература:

1. Босова Л. Л. Информатика: 7 класс. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2017. – 226 с.

Дополнительная литература:

Босова Л. Л. Информатика: 7–9 классы. Методическое пособие. // Босова Л. Л., Босова А. Ю., Анатольев А. В., Аквилянов Н.А. – М.: БИНОМ, 2019. – 512 с.
Босова Л. Л. Информатика. Рабочая тетрадь для 7 класса. Ч 1. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2019. – 160 с.
Босова Л. Л. Информатика. Рабочая тетрадь для 7 класса. Ч 2. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2019. – 160 с.
Гейн А. Г. Информатика: 7 класс. // Гейн А. Г., Юнерман Н. А., Гейн А.А. – М.: Просвещение, 2012. – 198 с.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Кодирование информации

Для решения своих задач человеку часто приходится преобразовывать имеющуюся информацию из одной формы представления в другую. Например, при чтении вслух происходит преобразование информации из дискретной (текстовой) формы в непрерывную (звук). Во время диктанта на уроке русского языка, наоборот, происходит преобразование информации из непрерывной формы (голос учителя) в дискретную (записи учеников).

Информация, представленная в дискретной форме, значительно проще для передачи, хранения или автоматической обработки. Поэтому в компьютерной технике большое внимание уделяется методам преобразования информации из непрерывной формы в дискретную.

Дискретизация информации – процесс преобразования информации из непрерывной формы представления в дискретную.

Рассмотрим суть процесса дискретизации информации на примере.

На метеорологических станциях имеются самопишущие приборы для непрерывной записи атмосферного давления. Результатом их работы являются барограммы – кривые, показывающие, как изменялось давление в течение длительных промежутков времени. Одна из таких кривых, вычерченная прибором в течение семи часов проведения наблюдений, показана на рисунке 1.

На основании полученной информации можно построить таблицу, содержащую показания прибора в начале измерений и на конец каждого часа наблюдений.

Полученная таблица даёт не совсем полную картину того, как изменялось давление за время наблюдений: например, не указано самое большое значение давления, имевшее место в течение четвёртого часа наблюдений. Но если занести в таблицу значения давления, наблюдаемые каждые полчаса или 15 минут, то новая таблица будет давать более полное представление о том, как изменялось давление.

Таким образом, информацию, представленную в непрерывной форме (барограмму, кривую), мы с некоторой потерей точности преобразовали в дискретную форму (таблицу).

В дальнейшем вы познакомитесь со способами дискретного представления звуковой и графической информации.

Двоичное кодирование

В общем случае, чтобы представить информацию в дискретной форме, её следует выразить с помощью символов какого-нибудь естественного или формального языка. Таких языков тысячи. Каждый язык имеет свой алфавит.

Алфавит – конечный набор отличных друг от друга символов (знаков), используемых для представления информации. Мощность алфавита – это количество входящих в него символов (знаков).

Алфавит, содержащий два символа, называется двоичным алфавитом (рис. 3). Представление информации с помощью двоичного алфавита называют двоичным кодированием. Закодировав таким способом информацию, мы получим её двоичный код.

Рассмотрим в качестве символов двоичного алфавита цифры 0 и 1. Покажем, что любой алфавит можно заменить двоичным алфавитом. Прежде всего, присвоим каждому символу рассматриваемого алфавита порядковый номер. Номер представим с помощью двоичного алфавита. Полученный двоичный код будем считать кодом исходного символа.

Если мощность исходного алфавита больше двух, то для кодирования символа этого алфавита потребуется не один, а несколько двоичных символов. Другими словами, порядковому номеру каждого символа исходного алфавита будет поставлена в соответствие цепочка (последовательность) из нескольких двоичных символов. Правило получения двоичных кодов для символов алфавита мощностью больше двух можно представить схемой на рисунке.

Двоичные символы (0,1) здесь берутся в заданном алфавитном порядке и размещаются слева направо. Двоичные коды (цепочки символов) читаются сверху вниз. Все цепочки (кодовые комбинации) из двух двоичных символов позволяют представить четыре различных символа произвольного алфавита:

Цепочки из трёх двоичных символов получаются дополнением двухразрядных двоичных кодов справа символом 0 или 1. В итоге кодовых комбинаций из трёх двоичных символов получается 8 – вдвое больше, чем из двух двоичных символов:

Соответственно, четырёхразрядный двоичный код позволяет получить 16 кодовых комбинаций, пятиразрядный – 32, шестиразрядный – 64 и т. д.

Длину двоичной цепочки – количество символов в двоичном коде – называют разрядностью двоичного кода.

Обратите внимание, что:

32 = 2 ∙ 2 ∙ 2 ∙ 2 ∙ 2 и т. д.

Здесь количество кодовых комбинаций представляет собой произведение некоторого количества одинаковых множителей, равного разрядности двоичного кода.

Если количество кодовых комбинаций обозначить буквой N, а разрядность двоичного кода – буквой i, то выявленная закономерность в общем виде будет записана так:

В математике такие произведения записывают в виде:

Запись 2 i читают так: «2 в i-й степени».

Задача. Вождь племени Мульти поручил своему министру разработать двоичный код и перевести в него всю важную информацию. Двоичный код какой разрядности потребуется, если алфавит, используемый племенем Мульти, содержит 16 символов? Выпишите все кодовые комбинации.

Решение. Так как алфавит племени Мульти состоит из 16 символов, то и кодовых комбинаций им нужно 16. В этом случае длина (разрядность) двоичного кода определяется из соотношения: 16 = 2 i . Отсюда i = 4.

Чтобы выписать все кодовые комбинации из четырёх 0 и 1, воспользуемся схемой на рис. 1.13: 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111.

Универсальность двоичного кодирования

В начале нашей беседы вы узнали, что информация, представленная в непрерывной форме, может быть выражена с помощью символов некоторого естественного или формального языка. В свою очередь, символы произвольного алфавита могут быть преобразованы в двоичный код. Таким образом, с помощью двоичного кода может быть представлена любая информация на естественных и формальных языках, а также изображения и звуки (рис. 6). Это и означает универсальность двоичного кодирования.

Двоичные коды широко используются в компьютерной технике, требуя только двух состояний электронной схемы – «включено» (это соответствует цифре 1) и «выключено» (это соответствует цифре 0).

Простота технической реализации – главное достоинство двоичного кодирования. Недостаток двоичного кодирования – большая длина получаемого кода.

Равномерные и неравномерные коды

Различают равномерные и неравномерные коды. Равномерные коды в кодовых комбинациях содержат одинаковое число символов, неравномерные – разное.

Выше мы рассмотрели равномерные двоичные коды.

Разбор решения заданий тренировочного модуля

№1.Тип задания: ввод с клавиатуры пропущенных элементов в тексте

Переведите десятичное число 273 в двоичную систему счисления.

Воспользуемся алгоритмом перевода целых чисел из системы с основанием p в систему с основанием q:

1. Основание новой системы счисления выразить цифрами исходной системы счисления и все последующие действия производить в исходной системе счисления.

2. Последовательно выполнять деление данного числа и получаемых целых частных на основание новой системы счисления до тех пор, пока не получим частное, меньшее делителя.

3. Полученные остатки, являющиеся цифрами числа в новой системе счисления, привести в соответствие с алфавитом новой системы счисления.

4. Составить число в новой системе счисления, записывая его, начиная с последнего остатка.

Читайте также: