УДК 519.6, 372.851
Разработка обобщенных задач по теории кодирования информации
Назарбаев Фархат Токтогазиевич – старший преподаватель Кыргызского национального университета им. Ж. Баласагына
Ильясбек кызы Сезим – магистрантка Кыргызского национального университета им. Ж. Баласагына
Элмирбеков Даниэл Элмирбекович – магистрант Кыргызского национального университета им. Ж. Баласагына
Аннотация: В статье описаны методики создания обобщенных задач по теории кодирования информации и особенности их разработки. Также приведены листинги программ реализации обобщенных задач на языке программирования Python. Главной особенностью работы, является то, что авторами перенесены методы разработки обобщенных задач из курса математики в курс информационных технологий.
Ключевые слова: обобщенная задача, теория кодирования информации.
На сегодняшний день Панковым, Копеевым, Кусмановым [1] и одним из авторов Назарбаевым [2], [3], [4] а также другими авторами проделана большая работа по разработке обобщенных задач их классификации и созданию требований к системам контроля знаний.
Основными требованиями к системам контроля знаний можно отнести
- Формируемость: задание в полном виде не существует до начала экзамена, т.е. задания должны быть сформированы в момент экзамена, это означает что никто не знает решения заданий до начала экзамена;
- Уникальность: все экзаменуемые получают разные задания, чтобы ни один из них не мог скопировать друг у друга;
- Полная конфиденциальность: если экзамен – официальный и задания составляются компьютером, то никто (в том числе и составители задач, и организаторы) не знает правильных ответов до окончания тестирования, это обеспечить очень сложно, но тем не менее является вполне реализуемой задачей.
- Представительность: компьютерная тестирующая программа должна быть формой не только контроля, но и представления знаний, здесь имеется в виду что сложность сформированных заданий должна быть одинаковая для всех вариантов, чтобы не получилось так что одному студенту попались задания по сложнее, а другим легкие.
- Конкретность: ответ должен быть в виде числа, слова, действия, чтобы не было неоднозначных ответов, которые система может посчитать неправильным, хотя она будет удовлетворят всем требованиям.
Данные требования уже приведены и описаны методики создания таких систем [1], [2], где во главе угла стоит обобщенная задача с его разновидностями. Кроме того, также разработаны системы, удовлетворяющие данным требованиям описание которых приведены в работах [2], [3] и [4].
Основной сложностью обобщенных задач является формирование графиков и сложных схем, но в задачах на теорию кодирования информации, обобщенные задачи легче разрабатывать, так как задачи такого типа, в большинсве случаев представляется в текстовой форме.
Рассмотрим примеры создания обобщенных задач по теории кодирования информации и их реализацию на языке программирования Python.
Для сокращения записи введем условные обозначение:
– это означает что генерируется случайное целое число
от
до
включительно, которое будет умножено на
, если она не указана, то это означает что
. .
Обобщенная задача 1.
Представить число в восьмиразрядном и шестнадцатиразрядном представлении.
Алгоритм решения:
a=randint(1001,9000)
x = a
alf = “0123456789ABCDEF”
t8 = “”
t16 = “”
Пока x>0:
t8 = str(x%8)+t8
x //=8
x = a
Пока x>0:
t16 = alf(x%16)+t16
x //=16
Ответ t8 и t16
Пример.
Представить число в восьмиразрядном и шестнадцатиразрядном представлении.
Решение.
Деление |
Целая часть |
Остаток |
7603/8 |
950 |
3 |
950/8 |
118 |
6 |
118/8 |
14 |
6 |
14/8 |
1 |
6 |
1/8 |
0 |
1 |
Деление |
Целая часть |
Остаток |
7603/8 |
475 |
3 |
475/8 |
29 |
11 |
29/8 |
1 |
13 |
1/8 |
0 |
1 |
Ответ: .
Обобщенная задача 2.
Выполнить сложение и
в знаковом восьмиразрядном представлении.
Алгоритм решения:
a=randint(100,500)
b=randint(100,500)
x = a
ta = “”
tb = “”
Пока x>0:
ta = str(x%8)+ta
x //=8
t8 = “”
x = b
Пока x>0:
tb = str(x%8)+tb
x //=8
Сложить используя таблицу сложения
Ответ t8 и t16
Пример.
Выполнить сложение 405 и 187 в знаковом восьмиразрядном представлении.
Решение.
Используя алгоритм, приведенный выше, преобразуем числа к восьмеричной системе счисления
Теперь сложим их
Ответ:
Обобщенная задача 3.
Оцените в байтах объем текстовой информации книги (заданной в кодировке UTF16), состоящей из страниц, если на одной странице размещается в среднем
строк по
символов (включая пробелы).
Алгоритм решения:
n = randint(10,75)*20
l = randint(40,80)
s = randint(20,40)*2
r = n*l*s*2
Пример.
Оцените в байтах объем текстовой информации книги (заданной в кодировке UTF16), состоящей из 340 страниц, если на одной странице размещается в среднем 67 строк по 48 символов (включая пробелы).
Решение.
Ответ: 2 186 880.
Обобщенная задача 4.
Подсчитайте объем памяти (в килобайтах), требуемый для сохранения изображения всего экрана для видеорежима, с размером экрана пикселей в режиме True Color. Также сколько потребуется памяти для цифровой записи
минут цветного видеоизображения без звука (
кадра в секунду).
Алгоритм решения:
h = randint(2,21)*128
w = randint(2,31)*256
m = random.choice({ })
t = randint(1,5)
r1 = h*w*3/1024
r2 = r1*m*t*60
Пример.
Подсчитайте объем памяти (в килобайтах), требуемый для сохранения изображения всего экрана для видеорежима, с размером экрана 256X3072 пикселей в режиме True Color. Также сколько потребуется памяти для цифровой записи 2 минут цветного видеоизображения без звука (24 кадра в секунду).
Решение.
Ответ: 2 304 и 6 635 520.
Обобщенная задача 5.
Оценим объем аудио файла в формате РСМ с глубиной кодирования
бит и частотой дискретизации
кГц, который хранит звуковой фрагмент длительностью звучания
секунда .
Алгоритм решения:
s = random.choice(“стерео”,”моно”)
if s == “стерео”:
k=2
else:
k =1
b = randint(1,4)*8
a = randint(320,880)/10
t = randint(1,20)
r = a*b*t*k/8/1024
Пример.
Оценим объем стереоаудио файла в формате РСМ с глубиной кодирования 16 бит и частотой дискретизации 44,1 кГц, который хранит звуковой фрагмент длительностью звучания 1 секунда.
Решение.
Объем звукового фрагмента равна
(глубина код) х (частота в герцах) х (кол каналов) х (длительность)
Ответ: 176 400.
Как мы показали, разработка обобщенных задач по теории кодирования информации очень удобны, так как практически все задачи данной тематики, представляются в виде текста, и легко поддается реализации. В дальнейшем можно создать систему для более быстрого создания контрольных задач по теории кодирования информации и информатике в целом.
Список литературы
- Панков П.С., Копеев Ж.Б., Кусманов К.Р. Разработка концепции компьютерного комплексного экзамена и его содержание для информатики и математики // Вестник МУК, 2012, №1(21), с. 15-19.
- Назарбаев Ф.Т., Разработка экзаменационных систем по контролю качества образования по математике и информатике // Известия кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова №2(42)2017, ISSN: 1694-5557, с. 196-202.
- Назарбаев Ф.Т., Ниязбаева Н.М., Создание графически обобщённых задач в экзаменационных системах // Alatoo Academic Studies, №1 2019, ISSN: 1694-5263 eISSN: 1694-7916, с. 72-80.
- Назарбаев Ф.Т., Бейшебаева Ж.К., Реализация комплексной экзаменационной системы по дисциплине "теория вероятностей и математическая статистика" и его особенности // Вестник Кыргызского Национального Университета Имени Жусупа Баласагына, №S1 2019, ISSN: 1694-8033eISSN: 1694-8025, с. 212-218.