Лабораторная работа №3 Измерение информации

Цель работы: закрепление знаний о различных подходах к измерению информации.

 

Задание 1 Решите следующие задачи: 1. В корзине лежат 16 шаров. Все шары разного цвета и среди них есть красный. Сколько информации несет сообщение о том, что из корзины достали красный шар? 2. В корзине лежат 8 черных и 8 белых шаров. Сколько информации несет сообщение о том, что из корзины достали белый шар? 3. В корзине лежат 16 шаров. Среди них 4 белых, 4 черных, 4 красных и 4 зеленых. Сколько информации несет сообщение о том, что из корзины достали красный шар? 4. При угадывании целого числа в диапазоне от 1 до N было получено 7 бит информации. Чему равно N? 5. Какое количество информации содержит один символ алфавита, состоящего из 1024 символов? 6. Сколько бит несет слово «ИНФОРМАЦИЯ»? 7. В алфавите некоторого языка две буквы «А» и «Б». Все слова на этом языке состоят из 11 букв. Каков словарный запас этого языка, т.е. сколько слов он содержит? 8. Информационное сообщение объемом 1,5 килобайта содержит 3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого было записано это сообщение? 9. Алфавит первого племени содержит N символов, алфавит второго – в два раза больше. Племена обменялись приветствиями, каждое по 100 символов. Приветствие какого племени содержит больше информации (в битах) и на сколько? 10. В процессе преобразования растрового графического файла количество всех возможных цветов было уменьшено с 1024 до 32. Как и во сколько раз изменился размер файла? Задание 2 Решите следующие задачи: 1. В ящике лежат 36 красных и несколько зеленых яблок. Сообщение «Из ящика достали зеленое яблоко» несет 2 бита информации. Сколько яблок в ящике? 2. В концертном зале 270 девушек и несколько юношей. Сообщение «Первым из зала выйдет юноша» содержит 4 бита информации. Сколько юношей в зале. 3. На остановке останавливаются автобусы с разными номерами. Сообщение о том, что к остановке подошел Автобус с номером N1 несет 4 бита информации. Вероятность появления на остановке автобуса с номером N2 в два раза меньше, чем вероятность появления автобуса с номером N1. Сколько информации несет сообщение о появлении на остановке автобуса с номером N2? 4.Известно, что в ящике лежат 20 шаров. Из них 10 — черных, 4 — белых, 4 — желтых и 2 — красных. Какое количество информации несѐт сообщения о цвете вынутого шара?

Лабораторная работа №4 Представление чисел

Цель работы. Закрепление знаний о системах счисления и о представлении чисел в памяти компьютера, полученных при изучении курса информатики.

Задание 1

Ответьте письменно на вопросы:

1.Какое множество понятий однозначно определяет позиционную систему счисления:

1) {базис, алфавит, основание};

2) {базис, алфавит};

3) {базис}?

2. Какая последовательность чисел может быть использована в качестве базиса позиционной системы счисления?

3. Какие символы могут быть использованы в качестве цифр системы счисления?

 

Задание 2

Решите задачи: 1.Запишите десятичные представления чисел: а) 1011001112; 4. 11001,0112; б) 1AC9F16; 5.ED4A,C116; в) 17458; 6.147,258. 2.Переведите числа в десятичную систему, а затем проверьте результаты, выполнив обратные переводы: а) 10110112; г) 5178; ж) 1F16;   б) 0,10001102; д) 0,348; з) 0,А416;   в) 110100,112; е) 123,418; и) 1DE,C816

3.Сложите числа:

 

а) 10111012 и 11101112;

д) 378 и 758;

и) A16 и F16;

4.Вычтите числа:

а) 1112 из 101002;

д) 158 из 208;

и) 1А16 из 3116

5.Перемножьте числа:

а) 1011012 и 1012;

д) 378 и 48;

 

Задание 3

6. Представьте числа в двоичном виде в восьмибитовой ячейке в формате целого со знаком:

а) 56 б) -56 в) 127 г) -127.

7. Представьте вещественные числа в четырехбайтовой ячейке памяти в формате с плавающей точкой:

а) 0,5 б) 25,12 в) – 25,12

Лабораторная работа №5. Представление текста. Сжатие текста.

Цель работы. Практическое закрепление знаний о представлении в компьютере текстовых данных.

Задание 1

Определить, какие символы кодировочной таблицы ASCII (DOS) соот­ветствуют всем прописным буквам русского алфавита в кодировочной таблице ANSI (Windows). Для выполнения задания создать текст с рус­ским алфавитом в Блокноте, а затем открыть его в режиме просмотра (клавиша F3) в любом файловом менеджере (Windows Commander, Far, Total Commander, Norton Commander) и преобразовать в другую кодиров­ку. После выполнения задания заполнить таблицу.

 

Буква в ANSI	Буква в ASCII	Буквав ANSI	Буква вASCII	Буква в ANSI	Буква в ASCII
А		К		X
Б		Л		Ц
В		М		Ч
Г		Н		III
Д		О		Щ
Е		П		Ъ
Ё		Р		Ы
ЭК		С		Ь
		Т		Э
И		У		Ю
Й		Ф		Я

 

Задание 2

Закодировать текст с помощью кодировочной таблицы ASCII «Happy Birthday to you!»

Записать двоичное и шестнадцатеричное представления кода (для за­писи шестнадцатеричного кода использовать средство для просмотра фай­лов любого файлового менеджера).

Задание 3

Декодировать текст, записанный в международной кодировочной таб­лице ASCII (дано десятичное представление).

71 101 108 108 111 44 32 109 121 32 102 114 105 101 110 100 33

Задание 4

Пользуясь таблицей кодировки ASCII, расшифровать текст, представ­ленный в виде двоичных кодов символов.

01010000 01100101 01110010 01101101 001О0000 01010101 01101110 01101001 01110110 01100101 01110010 01110011 01101001 01110100 01111001

Задание 5

Пользуясь кодовой страницей Windows-1251 таблицы кодировки ASCII, получить шестнадцатеричный код слова ИНФОРМАТИЗАЦИЯ.

Задание 6

Во сколько раз увеличится объем памяти, необходимый для хранения текста, если его преобразовать из кодировки KOI8-R в кодировку Unicode?

Лабораторная работа №6 Представление изображения и звука

Цель работы.Практическое закрепление знаний о представлении в компьютере графических данных и звука.

Справочная информация

В некоторых заданиях используется модельный (учебный) вариант мо­нитора с размером растра 10x10 пикселей. При векторном подходе изображение рассматривается как совокуп­ность простых элементов: прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр., которые называются графическими примитивами. Графическая информация — это данные, однозначно определяющие все графические примитивы, составляющие рисунок. Положение и форма графических примитивов задаются в системе гра­фических координат, связанных с экраном. Обычно начало координат расположено в верхнем левом углу экрана. Сетка пикселей совпадает с ко­ординатной сеткой. Горизонтальная ось X направлена слева направо; вер­тикальная ось Y — сверху вниз.

Отрезок прямой линии однозначно определяется указанием координат его концов; окружность — координатами центра и радиусом; многоуголь­ник — координатами его углов, закрашенная область — граничной лини­ей и цветом закраски и пр.

Учебная система векторных команд представлена в таблице.

Установить X, У	Установить текущую позицию (X, У)
Линия к XI, У1	Нарисовать линию от текущей позиции в позицию (XI, У1), позиция (XI, У1) становится текущей
ЛинияXI, У1,Х2, У2	Нарисовать линию с координатами начала XI, У1 и координатами конца Х2, У2. Текущая позиция не устанавливается
Окружность X, У, R	Нарисовать окружность; X, У — координаты цен­тра, ft — длина радиуса в пикселях
ЭллипсХ1,У1,Х2,У2	Нарисовать эллипс, ограниченный прямоугольни­ком; (XI, У1) — координаты левого верхнего, а (Х2, У2) — правого нижнего угла этого прямо­угольника
Прямоугольник XI,У1,Х2,У2	Нарисовать прямоугольник; (XI, У1) — координа­ты левого верхнего угла, а (Х2, У2) — правого ни­жнего угла этого прямоугольника
Цвет_рисования ЦВЕТ	Установить текущий цвет рисования
Цвет_закраски ЦВЕТ	Установить текущий цвет закраски
Закрасить X, У, ЦВЕТ ГРАНИЦЫ	Закрасить произвольную замкнутую фигуру; X, У — координаты любой точки внутри замкнутой фигуры, ЦВЕТ ГРАНИЦЫ — цвет граничной ли­нии

Например, требуется написатьпоследовательность получения изобра­жения буквы К:

Изображение буквы «К» на рисунке описывается тремя векторными командами:

Линия(4, 2, 4, 8)

Линия(5, 5, 8, 2)

Линия(5, 5, 8, 8)

Задание 1

Построить двоичный код приведенного черно-белого растрового изо­бражения, полученного на мониторе размером растра 10x10.

 

Задание 2

Определить, какой объем памяти потребуется для хранения 1 бита изо­бражения на вашем компьютере (для этого нужно через Свойства экрана определить битовую глубину цвета).

Задание 3

Битовая глубина цвета равна 24. Сколько различных оттенков цвета может быть отображено на экране (серый цвет получается,' уровни яркости всех трех базовых цветов одинаковы)?

Задание 4

Дан двоичный код 8-цветного изображения. Размер монитора — 1 пикселей. Что изображено на рисунке (зарисовать)?

001 111 111 111 111 111 111011 110011 110011 111011

111111 111111

001 111

111 111

111011 011111

111111 111111

111111 111 111

011 111 111011

010 010 111 011011011

111 111 111 111 111 111

110 110 111 110110 111

111111111 111111111

011011011 010 010 111

111 111001

011 111 111 111011 111 111011 110 111011 110 111011 111 011 111 111

111 111001

Задание 5

Описать с помощью векторных команд следующие рисунки (цвет заливки произвольный).

 

Задание 6

Получить растровое и векторное представления всех цифр от 0 до 9.

Задание 7

По приведенному ниже набору векторных команд определить, что изображено на рисунке (зарисовать).

Цвет рисования Голубой

Прямоугольник 12, 2, 18, 8

Прямоугольник 10, 1, 20, 21

Прямоугольник 20, 6, SO, 21

Цвет рисования Желтый

Цвет закраски Зеленый Окружность 20, 24, 3

Окружность 40, 24, 3

Закрасить 20, 24, Желтый

Закрасить 40, 24, Желтый

Цвет закраски Голубой

Закрасить 30, 10, Голубой

Закрасить 15, 15, Голубой

Цвет закраски Розовый

Закрасить 16, 6, Голубой

Задание 8

Определить, какой объем имеет 1 страница видеопамяти на вашем ком­пьютере (узнать для этого, какое у компьютера разрешение и битовая глу­бина цвета). Ответ записать в мегабайтах.

Задание 9

Нарисовать в редакторе Paintизображение солнца, сохранить его в фор­мате BMP, а затем преобразовать его в форматы JPEG (с наивысшим качеством), JPBG(с наименьшим качеством), GIF, TIFF. Сравнить эффективность сжатия каждого формата, заполнив таблицу.

Формат	Размер файла	Коэффициент сжатия (по сравнению с BMP)
JPEG (высшее качество)
JPEG (низкое качество)
GIF
TIFF

Задание 10

Битовая глубина цвета равна 32. Видеопамять делится на две страни­цы. Разрешающая способность дисплея 800x600. Вычислить объем видеопамяти.

Задание 11

На компьютере установлена видеокарта объемом 2 Мбайт. Какое мак­симально возможное количество цветов теоретически допустимо в палит­ре при работе с монитором, имеющим разрешение 1280x1024?

Задание 12

Какой объем видеопамяти в килобайтах нужен для хранения изобра­жения размером 600x350 пикселей, использующего 8-цветную палитру?

Задание 13

Зеленый цвет на компьютере с объемом страницы видеопамяти 125 Кбайт кодируется кодом 0010. Какова может быть разрешающая спо­собность монитора?

Задание 14

Монитор работает с 16-цветной палитрой в режиме 640x400 пикселей. Для кодирования изображения требуется 1250 Кбайт. Сколько страниц видеопамяти оно занимает?

Задание 15

Сколько цветов можно максимально использовать для хранения изо­бражения размером 350x200 пикселей, если объем страницы видеопамя­ти — 65 Кбайт?

Задание 16

Определить объем памяти для хранения цифрового аудиофайла, время звучания которого 5 минут при частоте дискретизации 44,1 КГц и глубине кодирования 16 битов.

Задание 17

Записать с помощью стандартного приложения «Звукозапись» звук длительностью 1 минута с частотой дискретизации 22,050 КГци глубиной кодирования 8 битов (моно), а затем тот же самый звук с частотой дискре­тизации 44,1 КГц и глубиной кодирования 16 битов (моно). Сравнить объ­емы полученных файлов.

Задание 18

Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на диске 1,3 Мбайт, разрядность звуковой платы — 8. С какой частотой дискрети­зации записан звук?

Задание 19

Две минуты записи цифрового аудиофайла занимают на диске 5,1 Мбайт. Частота дискретизации — 22 050 Гц. Какова разрядность аудиоадаптера?