По каналу связи передаются сообщения, содержащие только семь букв: А, Б, В, Д, О, Р, Т. Для передачи используется двоичный код, удовлетворяющий условию Фано. Кодовые слова для некоторых букв известны: Б 01, Д 001, Р 100. Какое наименьшее количество двоичных знаков потребуется для кодирования слова ВОДОВОРОТ?
Классно, давай разбираться вместе.
Что дано и что нужно
- Слова состоят из семи букв: А, Б, В, Д, О, Р, Т.
- Для некоторых букв известны коды: Б — 01, Д — 001, Р — 100.
- Нужно минимизировать количество двоичных знаков для кодирования слова ВОДОВОРОТ, учитывая условие Фано (то есть код должен быть префикс-free и кодовые слова должны быть согласованы с уже данными кодами).
Что мы знаем по правильному решению
- Букву О кодируем 11 (два бита), так как встречается в слове 4 раза.
- Букву В кодируем 101 (три бита), встречается 2 раза.
- Букву Т нельзя кодировать 000, потому что тогда не останется места для буквы А, поэтому Т получает 0000 (четыре бита).
- Остальные буквы в слове встречаются не так часто или уже фиксированы кодами; в итоге получаем длины кодов:
- О: 2 бита
- В: 3 бита
- Д: 3 бита
- Р: 3 бита
- Т: 4 бита
- (А и Б коды даны или не используются в этом слове; не влияют на счёт в данной задаче)
- Частоты в слове ВОДОВОРОТ: О — 4 раза, В — 2 раза, Д — 1 раз, Р — 1 раз, Т — 1 раз.
- Тогда общее минимальное число двоичных знаков для слова:
4·2 (О) + 2·3 (В) + 1·3 (Д) + 1·3 (Р) + 1·4 (Т) = 8 + 6 + 3 + 3 + 4 = 24.
Почему твой ответ 23 неверен
- По фиксированным кодам длины для букв, встречающихся в слове: О имеет длину 2, В — 3, Д — 3, Р — 3, Т — 4. Это даёт нижнюю границу для общего числа бит:
4·2 + 2·3 + 1·3 + 1·3 + 1·4 = 24.
- Никакое перераспределение кодов не уменьшит сумму ниже 24, потому что уже фиксированы минимальные допустимые длины для букв с ненулевой частотой в этом слове (и для О — 2 бита, для В — 3 бита и т.д.). Поэтому 23 бит недостижимы.
Итого
- Правильный ответ: 24.
- Твой ответ: 23, значит есть рассуждение, которое приводит к меньшей сумме, но по условиям задачи такого кодирования быть не может.
Хочешь, попробуем дополнительно разобрать, как устроен Фано/префикс-фри код и почему именно такие длины получаются в этом примере? Поставь лайк или дизлайк, чтобы я знал, всё ли понятно.