Понятие информации, основные свойства информации.

Понятие информации, основные свойства информации.

Информация - сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Информатика рассматривает информацию как связанные между собой сведения, данные, понятия, изменяющие наши представления о явлении или объекте окружающего мира. Свойства информации:

- Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора в соответствии с целью.

- Содержательность информации отражает семантическую емкость, равную отношению количества семантической информации в сообщении к ее объему.

- Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав показателей.

- Доступность информации для восприятия пользователя обеспечивается соответствующими процедурами по ее получению и преобразованию.

- Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования.

- Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее назначенного момента времени.

- Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и пр.

- Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью.

- Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.

 

Кодирование информации в ПК. Формулы Хартли и Шеннона изменения количества информации. Понятие энтропии.

Информация может передаваться в виде сигналов – звуковых, световых, электрических и пр.. Для того, чтобы сохранить информацию, ее надо закодировать. Кодирование – выражение данных одного типа через другие.

В вычислительной технике используется универсальная система кодирования данных двоичным кодом - последовательностью двоичных цифр 0 и 1. Один разряд двоичного кода называется битом (от англ. Binary digit – двоичная цифра). Количество разных символов, которое может быть представлено при двоичном кодировании, зависит от разрядности кода. Один бит выражает два значения. Общую формулу вычисления количества кодируемых значений можно представить : N = 2^m где н – предельное число кодируемых значений, м - разрядность кода (количество бит)(пример: 8 = 2³ – с помощью 3 битов можно закодировать 8 числовых значений (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111). Для вычисления количества информации в сообщении используется формула Хартли: I = log ₂ N (I- количество информации, N – возможное количество кодируемых сообщений). Формула Хартли используется для вычисления количества информации, когда все события равновероятны. В случае, когда все элементы (события) не равновероятны, используется формула Шеннона: I = -∑p_i log2 p_i, (I- количество информации, p_i, - вероятность возникновения i-го события). Формула Хартли является частным случаем более общей формулы Шеннона. Энтропия системы - рассматриваться как мера недостающей информации. Энтропия системы Н(х), имеющая N возможных состояний, согласно формуле Шеннона равна:

Для перевода восьмеричного числа в двоичную СС достаточно заменить каждую цифру восьмеричного числа соответствующим трехразрядным двоичным числом. Затем необходимо удалить крайние нули слева, а при наличии точки – крайние нули справа.

Еще одно правило перевода.

Для перехода от шестнадцатеричной СС к двоичной СС каждая цифра шестнадцатеричного числа заменяется соответствующим четырехразрядным двоичным числом. У двоичного числа удаляются крайние слева нули, а если имеется дробная часть, то и крайние правые нули.

305,4₈ = 011 000 101. 100 ₂

7D2.Е₁₆ = 0111 1101 0010. 1110 ₂

Для перехода от двоичной СС к восьмеричной (или шестнадцатеричной) СС поступают следующим образом: двигаются от точки сначала влево, а затем вправо, разбивают двоичное число на группы по три (четыре) разряда, дополняя при необходимости нулями крайне левую и правую группы. Затем каждую группу из трех (четырех) разрядов заменяют соответствующей восьмеричной (шестнадцатеричной) цифрой.

111 001 100.001₂= 714.1₈

1 1100 1100. 001₂= 1СС.2₁₆

Для перевода целого числа из S-системы счисления в W-систему, нужно последовательно делить это число, а затем получаемые частные на основание W новой системы счисления, пока частное не станет меньше W.

37₁₀=100101₂

Для перевода правильной дроби из S-системы счисления в систему счисления с основанием H нужно умножить исходную дробь и дробные части получающихся произведений на основание Н, представленное в старой S-системе. Целые части получившихся произведений дают последовательность цифр, которая является представлением дроби в Н-системе счисления.

0.1875₁₀=0.0011₂

Для описания логики функционирования аппаратных и программных средств ЭВМ используетсяалгебра логики, или как ее называют булева алгебра. Основоположником этого раздела математики был Дж. Буль.

Алгебра логики – это раздел математической логики, значения всех элементов которой (функций и аргументов) определены в двухэлементном множестве: 0 и 1. Алгебра логики оперирует с логическими высказываниями.

Булева алгебра оперирует с логическими переменными, которые могут принимать только два значения: истина и ложь. Совокупность значений логических переменных х₁, х₂,… х_n называется набором переменных.

Логической функцией от набора логических переменных (аргументов) F(х₁, х₂,… х_n) называется функция, которая может принимать только два значения: истина или ложь (1 или 0). Любая логическая функция может быть задана с помощью таблицы истинности, в левой части которой записываются возможные наборы аргументов, а в правой - соответствующие им значения функции. Логическую функцию называют функцией алгебры логики.

 

Значение каждой логической функции описывается таблицей истинности. Таблица истинности представляет собой таблицу, устанавливающую соответствие между возможными значениями наборов переменных и значениями функции.

Логическое сложение а + b, или дизъюнкция V

Читается как а плюс b или а дизъюнкция b. Дизъюнкция двух слагаемых ложна тогда и только тогда, когда ложны оба слагаемых. Таблица истинности у логического сложения следующая

a	b	a+b

Логическое умножение а × b, или конъюнкция а & b Конъюнкция двух сомножителей истинна тогда и только тогда, когда истинны оба сомножителя. Таблица истинности у этой функции следующая

 

a	b	a×b

Отрицание а Запись читается как «не-а». Отрицание лжи есть истина, отрицание истины есть ложь. Таблица истинности у отрицания следующая

a	а

 

Принципы фон Неймана

1. Использование двоичной системы счисления в вычислительных машинах.
2. Программное управление ЭВМ. Работа ЭВМ контролируется программой, состоящей из набора команд. Команды выполняются последовательно друг за другом. Созданием машины с хранимой в памяти программой было положено начало тому, что мы сегодня называем программированием.
3. Память компьютера используется не только для хранения данных, но и программ.
4. Ячейки памяти ЭВМ имеют адреса, которые последовательно пронумерованы. В любой момент можно обратиться к любой ячейке памяти по ее адресу. Этот принцип открыл возможность использовать переменные в программировании.
5. Возможность условного перехода в процессе выполнения программы. Не смотря на то, что команды выполняются последовательно, в программах можно реализовать возможность перехода к любому участку кода.

 

Любая ЭВМ для выполнения своих функций должна иметь минимальный набор функциональных блоков:

- блок для выполнения арифметических и логических операций (АЛУ – арифметико-логическое устройство);

- блок для хранения информации, или память (ЗУ – запоминающее устройство);

- устройство для ввода исходных данных и для вывода результатов.

Так как все эти устройства должны работать сообща и согласованно, ими надо управлять, поэтому в структуре любой есть устройство управления (УУ), заставляющее все другие устройства выполнять в нужные моменты времени необходимые действия.

Устройство управления инициирует работу устройства ввода, давая ему команду на выполнение операции ввода информации в запоминающее устройство ЭВМ. Оно в свою очередь указывает, из какого места запоминающего устройства необходимо передать информацию в арифметико-логическое устройство, какую операцию над этой информацией должно выполнить арифметко-логическое устройство, в какое место ЗУ записать результат операции. Оно также инициирует работу устройства вывода для вывода результата из ЗУ и выполняет ряд других функций.

Классическая структура ЭВМ

 

- информация

- управляющие сигналы

 

Это классическая структура по Фон - Нейману Вычислительной машины, на основе которой уже полвека создаются ЭВМ. Современные компьютеры, базируясь на тех же принципах, имеют некоторые отличия, обусловленные развитием техники и служащие решению важных для пользователя задач.

 

Прикладное ПО

Прикладные программы могут использоваться автономно или в составе программных комплексов или пакетов. Прикладное ПО – программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых работ на ПК: редактирование текстовых документов, создание рисунков или картинок, создание электронных таблиц и т.д.
Пакеты прикладных программ – это система программ, которые по сфере применения делятся на проблемно – ориентированные, пакеты общего назначения и интегрированные пакеты. Современные интегрированные пакеты содержат до пяти функциональных компонентов: тестовый и табличный процессор, СУБД, графический редактор, телекоммуникационные средства.
К прикладному ПО, например, относятся:

· Комплект офисных приложений MS OFFICE

· Бухгалтерские системы

· Финансовые аналитические системы

· Интегрированные пакеты делопроизводства

· CAD – системы (системы автоматизированного проектирования)

· Редакторы HTML или Web – редакторы

· Браузеры – средства просмотра Web - страниц

· Графические редакторы

· Экспертные системы
И так далее.

 

Способы записи алгоритма

1. Формальный - запись алгоритма словесно, на естественном языке.
2. Графический - изображение алгоритма в виде блок-схемы.

В блок-схеме действия алгоритма (блоки) изображаются следующими геометрическими фигурами:

 

3. На языке программирования.

 

 

Языки программирования:

- Процедурные. Программа на процедурном языке программирования состоит из последовательности операторов (инструкций), задающих те или иные действия. Одним из важнейших квалификационных признаков процедурных языков является их уровень, характеризующий степень близости языка программирования и машинного языка. За начало отсчета уровней принимается машинный язык, уровень которого равен нулю. Язык человека рассматривается как язык наивысшего уровня.

- Функциональные. Функциональные языки программирования. Программа на таком языке представляет собой совокупность описаний функций и выражения, которые необходимо вычислить. Оно вычисляется посредством редукции (т. е. серии упрощений). Функциональное программирование не использует концепцию памяти как хранилища значений переменных. Операторы присваивания отсутствуют, вследствие чего переменные обозначают не области памяти, а объекта программы, что полностью соответствует понятию переменной в математике. Наличие стройной математической основы обеспечивает возможность использования алгебраических методов создания структуры, преобразования и исследования программ. Это в какой-то мере приближает их к описанию структуры мышления человека. Примером функционального языка является язык LISP (List Processing-обработка списков) Разработан и реализован в Массачусетском технологическом институте в 1959 г. Рассматривается специалистами как основной язык программирования систем искусственного интеллекта.

- Логические. Логическое программирование Логика и программирование долгое время были непересекающимися областями исследований. Только в 1973 впервые было опубликовано описание языка PROLOG (PROgramming in LOGic- программирование в терминах логики) Центральным понятием в логическом программировании является отношение. Программа представляет собой совокупность определений отношений между объектами и цели. В логическом программировании нужно только специфицировать факты, на которых алгоритм основывается, а не определять последовательность шагов, которые требуется выполнить. Логические программы отличаются принципиально низким быстродействием. Так как вычисления осуществляются методом проб и ошибок (посредством поиска с возвратами). В настоящее время для ПК существует около двух десятков реализации PROLOG’а, некоторые из которых оформлены в виде интегрированных сред.

- Объектно-ориентированные. Объектно-ориентированное программирование. Корни объектно - ориентирования уходят в одну из ветвей логики, в которой первичной является не отношение, а объект. Прототипом объектно-ориентированного программирования явился язык SIMULA-67. Но оформилось оно в самостоятельный стиль программ ирония с появлением языка (SMALLTALK-1972 г.), первоначально предназначенного для реализаций функций машинной графики. Этот стиль программирования характеризуется богатыми графическими возможностями и средой программирования, развитой модульной структурой программ. Именно модульность упрощает разработку сложных программных продуктов. Как пример объектно-ориентированного языка можно назвать Visual Basic и Delfi.

 

Назначение и состав системы программирования:

— Система программирования - это система для разработки программного обеспечения.

— Состав современной системы программирования:

◦ Компилятор или транслятор

◦ Интегрированная среда разработки

◦ Средства создания и редактирования текстов программы

◦ Библиотеки стандартных подпрограмм (функций)

◦ Отладочные программы

◦ «дружественная» к пользователю диалоговая среда

◦ Многооконный режим работы

◦ Встроенный ассемблер

◦ Встроенная справочная служба

◦ другое

Трансляторы:

— программы или технические средства, выполняющее трансляцию программы

◦ компиляторы — Программы, переводящие текст программы на языке высокого уровня, в эквивалентную программу на машинном языке.

◦ интерпретаторы — Программы (иногда аппаратные средства), анализирующие команды или операторы программы и тут же выполняющие их

 

Существует два вида режимов работы QBasic:

- Текстовый

- Графический

Как правило, любой программе необходимы данные, которые каким-то образом обрабатываются программой. Эти данные могут быть совершенно различными. Так, в простейшем случае различают два типа данных: числовые и строковые. В QBASIC разные типы данных должны иметь четкие различия и признаки.

В QBASIC можно объявить следующие стандартные типы данных:

Тип Символ Содержание

INTEGER % целые числа в интервале от -32 768 до +32 768

LONG & целые числа в интервале от -2 147483648 до +2 147483648

SINGLE! числа с плавающей запятой в интервале от ±8,43*10-37 до ± 3,З7*1038

DOUBLE # числа с плавающей запятой в интервале от ±4,19*10-307 до ±1,67*10308

STRING $ любые тексты с максимальной длиной 32 767 знаков

Язык задумывался для обучения, поэтому его конструкции максимально просты. Как и в других языках программирования, ключевые слова взяты из английского языка. Основных типов данных два: строки и числа. С появлением версии Visual Basic, а также различных его модификаций (таких как VBA), в языке появились многие другие типы данных и дополнения, типичные для современных языков программирования (например, такие, как объектная модель). Объявление переменных не требует специальной секции (в отличие, например, от Паскаля). Объявление переменной — это первое её использование.

 

Ранние версии Бейсика (такие как BASICA, GW-BASIC) существенно отличаются от современных диалектов и сегодня практически не используются.

 

Основные операторы языка:

- Ветвление – if условие then команды1 else команды2 end;

- Цикл - Цикл с предусловием, Цикл с постусловием, Цикл со счётчиком.

- Ввод – Input

- Вывод - Print

 

 

Одномерный массив представляет собой список связанных переменных. Такие списки часто применяются в программировании.

Двумерный массив - это одномерный массив, элементами которого являются одномерные массивы. Другими словами, это набор однотипных данных, имеющий общее имя, доступ к элементам которого осуществляется по двум индексам. Наглядно двумерный массив удобно представлять в виде таблицы, в которой n строк и m столбцов, а под ячейкой таблицы, стоящей в i-й строке и j-м столбце понимают некоторый элемент массива a[i][j].

 

Объе́ктно-ориенти́рованное, или объектное, программи́рование (в дальнейшем ООП) — парадигма программирования, в которой основными концепциями являются понятия объектов и классов. В случае языков с прототипированием вместо классов используются объекты-прототипы. Объект — некоторая сущность в виртуальном пространстве, обладающая определённым состоянием и поведением, имеет заданные значения свойств (атрибутов) и операций над ними (методов)[1]. Как правило, при рассмотрении объектов выделяется то, что объекты принадлежат одному или нескольким классам, которые в свою очередь определяют поведение (являются моделью) объекта.

 

 

Событие в объектно-ориентированное программировании — это сообщение, которое возникает в различных точках исполняемого кода при выполнении определённых условий.

События предназначены для того, чтобы иметь возможность предусмотреть реакцию программного обеспечения.[1]

Для решения поставленной задачи создаются обработчики событий: как только программа попадает в заданное состояние, происходит событие, посылается сообщение, а обработчик перехватывает это сообщение. В общем случае в обработчик не передаётся ничего, либо передаётся ссылка на объект, инициировавший (породивший) обрабатываемое событие. В особых случаях в обработчик передаются значения некоторых переменных или ссылки на какие-то другие объекты, чтобы обработка данного события могла учесть контекст возникновения события.

Самое простое событие — это событие, сообщающее о начале или о завершении некоторой процедуры. Событие, по сути, сообщает об изменении состояния некоторого объекта. Наиболее наглядно события представлены в пользовательском интерфейсе, когда каждое действие пользователя порождает цепочку событий, которые, затем обрабатываются в приложении.

 

Основные понятия:

Инкапсуляция — это свойство системы, позволяющее объединить данные и методы, работающие с ними, в классе и скрыть детали реализации от пользователя.

Наследование — это свойство системы, позволяющее описать новый класс на основе уже существующего с частично или полностью заимствующейся функциональностью. Класс, от которого производится наследование, называется базовым, родительским или суперклассом. Новый класс — потомком, наследником или производным классом.

Полиморфизм — это свойство системы использовать объекты с одинаковым интерфейсом без информации о типе и внутренней структуре объекта.

 

Понятие информации, основные свойства информации.

Информация - сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Информатика рассматривает информацию как связанные между собой сведения, данные, понятия, изменяющие наши представления о явлении или объекте окружающего мира. Свойства информации:

- Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора в соответствии с целью.

- Содержательность информации отражает семантическую емкость, равную отношению количества семантической информации в сообщении к ее объему.

- Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав показателей.

- Доступность информации для восприятия пользователя обеспечивается соответствующими процедурами по ее получению и преобразованию.

- Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования.

- Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее назначенного момента времени.

- Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и пр.

- Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью.

- Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.