Минимальная мощность алфавита как найти

Алфавитный подход к измерению количества информации

В вычислительной технике используют  алфавитный   подход к измерению количества информации.

N=2^I , где   N  –мощность алфавита (полное количество символов)

 I – количество информации,

Изучить теорию подробнее..

Алфавитный подход к измерению количества информации

Алфавитный  подход  -это  измерение количества информации в тексте (символьном сообщении), составленном из символов некоторого алфавита.

К содержанию текста такая мера информации отношения не имеет.

Число символов в алфавите называется мощностью алфавита.

Чем меньше знаков в используемом алфавите, тем длиннее сообщение.

Так, например, в алфавите азбуки Морзе всего три знака (точка, тире, пауза), поэтому для кодирования каждой русской или латинской буквы нужно использовать несколько знаков, и текст, закодированный по Морзе, будет намного длиннее, чем при обычной записи.

Количество символов в алфавите (мощность алфавита) находится по формуле N=2^I, где I – информационный вес одного символа (в битах).

Количество символов в сообщении (тексте) определяется по формуле  Т = К·I, где К – количество символов в сообщении (тексте), I – информационный вес одного символа (в битах)

Какова минимальная мощность алфавита, с помощью которого можно кодировать информацию?

Сообщение любой длины, использующее односимвольный алфавит, содержитнулевую информацию.

Интуитивно понятно, что сообщить что-либо с помощью единственного символа невозможно.( Представьте себе толстую книгу в 1000 страниц, на всех страницах которой написаны одни единицы (единственный символ используемого алфавита).

– Сколько информации в ней содержится?

Ответ: Нисколько, ноль.

Минимальная мощность алфавита, пригодного для передачи информации, равна 2.

Такой алфавит называется двоичным алфавитом.

Информационный вес символа в двоичном алфавите легко определить.

Поскольку

2ⁱ = 2,

то i = 1 бит

Итак, один символ двоичного алфавита несет 1 бит информации.

1 бит – исходная единица измерения информации.

Мощность русского алфавита

Каждая буква русского алфавита

(если считать, что е = ё)

несет информацию 5 бит

(32 = 2⁵).

Компьютерный алфавит

Современный компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию.

Все эти виды информации в компьютере представлены в двоичном коде, т. е. используется алфавит мощностью два (всего два символа 0 и 1).

Связано это с тем, что удобно представлять информацию в виде последовательности электрических импульсов: импульс отсутствует (0), импульс есть (1).

Такое кодирование принято называть двоичным, а сами логические последовательности нулей и единиц – машинным языком.

Описание термина

Понятие мощности алфавита находится в основании изучения информатики. Алфавитом принято называть набор многочисленных символов. Сумма всех их в определённом языке и есть алфавитная мощность. Иными словами, это количество всех символов, входящих в конкретно взятый язык. Сюда входят не только буквы, но и прочие обозначения, в частности:

• числа;
• спецсимволы;
• двоеточия;
• пробел;
• скобки;
• запятые;
• точки;
• многоточия и прочее.

Это определение считается обобщённым и не принимает во внимание вычисления информационной составляющей сообщения. Она может содержать в себе числа, знаки препинания и прочее. В этом случае прибегают к использованию другого способа. Его суть основывается на том, что любая буква, цифра или знак обладают собственным информационным объемом данных. Компьютер работает с этим информационным кодом и распознает то, что было написано.

Основным постулатом в информатике является тот факт, что устройство разбирает введённую информацию исключительно в двоичном коде в форме нуля и единицы. В итоге получается, что абсолютно любой символ алфавита может быть успешно закодирован при помощи соответствующего подбора этих двух цифровых символов. Самая маленькая последовательность, применяемая при обозначении какой-либо цифры, буквы или другого знака, состоит из двух элементов.

Информационная масса отдельно взятого символа обычно изображается в форме информационной стандартной измерительной единицы, которая называется «бит». Восемь битов становятся равны одному байту.

Отображение символов в двоичном коде

Алфавитная мощность может быть использована на практике только при наличии двоичного кода. В качестве примера можно использовать упрощённый алфавит, состоящий всего из четырёх символов. В этом случае разрядность их и информационное представление описываются следующим образом:

• 1 — 00;
• 2 — 01;
• 3 — 10;
• 4 — 11.

Из этого списка можно сделать вывод о том, что если алфавитная мощность равняется 4, то масса отдельного единичного символа будет составлять 2 бита. Если же есть алфавит, состоящий из 8 символов, то при подборе двоичного трёхзначного кода для него комбинационное количество будет следующим:

• 1 — 000;
• 2 — 001;
• 3 — 010;
• 4 — 011;
• 5 — 100;
• 6 — 101;
• 7 — 110;
• 8 — 111.

Иными словами, если алфавитная мощность равна 8, то вес отдельно взятого символа для двоичного трёхзначного кода составит 3 бита.

Вычисление мощности алфавита

Численность знаков в коде и мощность алфавита всегда выражают определённую зависимость. Для того чтобы определить информационный объём, который заключается в сообщении, прибегают к специальному способу измерения, которое выражается в формуле мощности алфавита: N = 2 в n -ной степени.

Эта формула была изобретена американским инженером Ральфом Хартли более сотни лет тому назад. Она применяется для работы с равновероятными событиями и используется для определения мощности конкретного буквенного набора, которая обозначается буквой N (информационная масса или объём). n означает численность бит в словесной единице, иными словами, количество знаков внутри двоичного кода. Так, если n равен 1, то N тоже равен 1, при n = 2 N = 4, при n = 3 N = 8, при n = 4 N = 16.

Чтобы сформулировать теорию о численности информации в набранном словосочетании, пользуются формулой I=K*i. В этом случае К обозначает численность всех символов в предложении, а i — это информационная масса символа.

При ответе на вопрос, как найти мощность алфавита, нужно сказать, что в русском языке 33 буквы, поэтому это можно выразить как N = 33. Для сравнения, аналогичный показатель в английском, немецком и французском языках равняется 26, в испанском — 27. Венгерский язык, например, является 40-символьным.

Существует также и клавиатурный язык, куда входят не только буквы, но и дополнительные знаки. Так, в русском языке есть ещё 10 цифр и 11 символов, а также пробел и пара скобок. Их мощность прибавляется к аналогичному буквенному показателю, и на выходе получается N = 33+10+11+1+2=57. В некоторых случаях букву «ё» не выделяют в качестве отдельного самостоятельного символа, и в таком случае полная мощность русского алфавита становится равна 56.

Определение информационного объёма в тексте

Почти всегда при наборе текста на компьютерах и других электронных устройствах приходится сталкиваться с написанием различных символов. К ним следует отнести:

• заглавные и жирные буквы;
• курсив;
• скобки;
• знаки препинания;
• вычислительные операции и прочее.

По всем расчётам получается, что мощность компьютерного алфавита составляет 256 различных символов и вариантов. В соответствии с формулой Хартли, N = 256, а i — масса любого из значков в клавиатурном алфавите соответствует одному байту, или восьми битам.

Размер любой напечатанной фразы может быть вычислен по формуле V=K ⋅ log2N. В этом случае N обозначает количество всех символов в алфавите, а K — это численность знаков непосредственно в напечатанной фразе. Так, например, имеется произвольный текст объёмом в 25 листов. На каждом из них расположено по 45 строчек текста, содержащих по 58 символов.

Исходя из этого, на любой отдельной странице будет 45*58 = 2610 байт информации. В целом же по всему тексту этот объём будет равен 2610*25 = 65250 байт. Для обозначения мощности алфавита в информатике общепринятым вариантом является буква N из формулы Хартли. Именно ее чаще всего указывают в большинстве учебников и профессиональной литературе.

В кодовой таблице ASCII используют восьмибитную кодировку текстовых сообщений. Она позволяет полностью вместить основной набор символов кириллического и латинского алфавитов как в строчном, так и в прописном вариантах. Также с её помощью можно отобразить знаки препинания, цифры и прочие базовые знаки. Часто пользователям приходится иметь дело с более крупными объёмами, состоящими из триллионов байтов.

Для удобства их всегда переводят в увеличенные величины — кило-, мега-, гигабайты и прочее. Для их упрощённого обозначения используются специальные сокращения: Кб, Мб, Гб и так далее. 1 Кб равняется 1024 байтам (2 байта в десятой степени), 1 Мб составляет 1024 Кб (2 Кб в десятой степени) и так далее. Исходя из этого, 65250 байт будут составлять 63,72 килобайта.

Поскольку один отдельный символ состоит из 8 битов, то устанавливать их кодировку целиком не представляется возможным. Вместо этого предпочтительнее образовать кодировку трёхбитовых комбинаций. Расчёт этого действия проводится по формуле Хартли, где n-ная степень будет равняться трём. В результате получается N, равная 8.

При определении мощности чаще всего используют алфавитный подход. Он говорит о том, что объём информации, заложенной в тексте, зависит исключительно от мощности самого алфавита и размера сообщения (то есть количества символов, содержащихся в нём). Этот показатель не имеет никакой связи со смысловым наполнением для человека.

Примеры расчёта мощности

От пользователей или обучающихся в задачах часто требуют научиться определять информационный объём какого-либо сообщения, приняв информационный вес символа за один байт. Так, в отрывке из поэмы Н. Н. Некрасова «Крестьянские дети»:

«Однажды, в студеную зимнюю пору,

Я из лесу вышел; был сильный мороз»

будет 67 символов вместе с пробелами, то есть, в соответствии с условиями задания, 67 байт. Их количество умножают на 8 (количество битов в байте), и на выходе получается 536 битов.

Таким образом, зная в теории суть мощности, можно без проблем определять информационный объем различных сообщений.

На прошлых уроках мы
узнали:

·     Алфавитом
языка называется набор всех различных символов, которые
используются для представления информации на этом языке.

·     Любой
алфавит характеризуется своей мощностью, так называется количество
символов, которые в него входят.

·     Мощность
двоичного алфавита – всего два символа.

·     Двоичным
кодированием называется запись информации с помощью
символов двоичного алфавита, а двоичным кодом – код информации,
получившийся в результате двоичного кодирования.

·     Двоичное
кодирование универсально, это означает, что с помощью
двоичного кода можно представить любую информацию.

·     На
компьютере любая информация хранится в виде двоичных кодов.

Вопросы:

·     Алфавитный
подход к измерению информации.

·     Информационный
вес символа.

·     Информационный
объём сообщения.

·     Единицы
измеряется информации.

Как мы помним, информация
для человека – это набор сигналов, которые человек получает из различных
источников. Человек, каким-то образом их воспринимает и интерпретирует, придёт
им какое-то значение. Однако разные люди могут интерпретировать сигналы по-разному.
Так одно и то же сообщение, то есть один и тот же набор сигналов, может нести
разным людям совершенно разную информацию. Как же тогда можно измерить
информацию?

Всего существует два
подхода к измерению информации. Первый подход – содержательный. Как ясно
из названия, он оценивает содержание информации. А как же можно оценить
содержание информации? Универсально оценить содержание любой информацию
позволяют её свойства: объективность, достоверность полнота, актуальность,
полезность и понятность. Однако, часть свойств информации субъективна, то есть
для разных людей информация может быть по-разному полезна, понятна или
актуальна. Потому измерение информации с помощью этого подхода часто тоже
субъективно. Для того, чтобы объективно измерить информацию нельзя опираться на
её содержание.

Измерить информацию независимо
от её содержания позволяет алфавитный подход.  Рассмотрим его подробнее.
Прежде чем что-нибудь выразить количественно, необходимо установить, для этого
единицу измерения. Так расстояние измеряется в метрах, а время в секундах. А в
чём же измеряется информация? В алфавитном подходе считается, что каждый символ
алфавита, который использован для записи информации, имеет некоторый
информационный вес. Это означает, что он несёт некоторое количество информации.
Все символы одного и того же алфавита имеют одинаковый информационный вес.
Информационный вес каждого из символов алфавита зависит от мощности этого
алфавита. Минимальная единица измерения информации – это информационный вес
одного символа двоичного алфавита. Эта величина получила название один бит. 
Слово бит на английском языке (Bit)
произошло как результат сокращения словосочетания «Binary
digit», что в переводе
на русский язык, означает «двоичный символ».

Почему же именно один бит
был принят в качестве минимальной единицы измерения информации? Как мы помним
из прошлого урока, любую информацию можно записать в виде её двоичного кода, то
есть представить её как совокупность двоичных символов. В то же время меньшей
информационной единицы, чем один бит просто не существует. Наверняка у вас
возник вопрос, почему? Вспомним, чем является любой алфавит. Любой алфавит –
это знаковая система. А какая знаковая система минимальна? Сколько символов она
содержит? 2. Так как 1 символ, вне знаковой системы не может нести информацию.
То есть двоичный алфавит – это минимальная знаковая система.

Раньше мы узнали, что
алфавит любого языка, естественного или формального можно заменить двоичным
алфавитом. Для этого всем символам алфавита можно присвоить уникальные двоичные
коды одинаковой разрядности. Причём минимальная разрядность двоичного кода, необходимая,
для кодирования одного символа алфавита,
зависит от мощности кодируемого алфавита. Запишем выражение для этой
зависимости. Мощность алфавита обозначим латинской буквой «М», а минимальную
необходимую разрядность двоичного кода – буквой «i».
Тогда M = 2ⁱ,
или перемноженной последовательности из i
двоек. При этом, если мощность алфавита нельзя получить простым перемножением
двоек, то она увеличивается до числа, которое можно получить таким образом. Это
делается потому, что иначе двоичный код с меньшей разрядностью не сможет
уникальным образом закодировать все символы алфавита.

Информационным весом
символа называется, количество информации, которое он несёт в
рамках своего алфавита. Она равна минимальной разрядности двоичного кода,
необходимой для равномерного кодирования алфавита этого символа. Информационный
вес символа, как и любая информация измеряется в битах.

Задача: алфавит
русского языка содержит:

·    
тридцать
три буквы,

·    
десять
арабских цифр,

·    
одиннадцать
знаков препинания,

·    
и
пробел.

Вычислить информационный
вес одного символа из алфавита русского языка.

В начале нужно найти
мощность русскоязычного алфавита M.
Для этого посчитаем общее число всех символов: букв – 33, количество цифр – 10,
количество знаков препинания – 11 и добавим ещё 1, то есть пробел. M
= 33 + 10 + 11+ 1 = 55. Общая мощность русского алфавита равна 55 символам.
Теперь найдём, какая разрядность двоичного кода потребуется, чтобы закодировать
1 символ алфавита мощностью 55 символов. Информационный вес символа будет равен
этой разрядности. То есть M
= 55 = 2ⁱ. Число 55 мы не можем
получить простым перемножением двоек. Поэтому увеличим число до 64-х. Для того,
чтобы получить 64, нужно перемножить 6 двоек или 2⁶. i
= 6. Мы можем дать ответ: информационный вес одного символа русского алфавита –
6 бит.

Таким образом мы
научились измерять информацию, которую несёт 1 символ алфавита. Однако в
действительности информация передаётся целыми сообщениями, которые складываются
из множества символов. Как же измерить такую информацию? Размер информации,
которую несёт сообщение, называется его информационным объёмом. Он
складывается из информационных весов всех символов, из которых состоит
сообщение. Его можно рассчитать следующим образом… Обозначим информационный
объём сообщения латинской буквой «V»,
а латинской буквой «L» – длину сообщения, в
символах. Так V = i
× L. То есть информационный
объём равен произведению информационного веса одного символа и количества
символов в сообщении.

Задача: сообщение
содержит 296 бит информации. Его длина – 37 символов. Какова максимальная
мощность алфавита, с помощью символов которого записано это сообщение?

Так как мы знаем
информационный объём сообщения и его длину – мы можем найти информационный вес
одного его символа. Информационный вес символа равен информационному объёму
сообщения делённому на длину сообщения, i
= V / L.
296 / 37 = 8 бит. Информационный вес одного символа нашего алфавита – восемь
бит. Так как мы знаем информационный вес каждого символа алфавита, то есть
разрядность двоичного кода символа такого алфавита, мы можем найти его
максимальную мощность. Максимальная мощность равна двум в степени
информационного веса символа. M
= 2ⁱ = 2⁸ = 256.
Мы можем дать ответ: максимальная мощность алфавита – 256 символов.

Итак, минимальная единица
измерения информации один бит, и мы можем выразить с помощью этой величины
любой объём информации, но всегда ли это удобно? Ведь текст на компьютере может
содержать десятки и даже сотни тысяч символов, а звуки и изображения
представляются миллиардами символов двоичного кода. Для удобства измерения
такой информации были введены и более крупные единицы.

Первая из них – байт,
рассмотрим, как же он появился и чему равен. В самом начале большая
часть информации на компьютерах была текстовой. Для набора информации
использовалось несколько алфавитов, или кодировок. Большинство из них содержало
по 256 символов. Это означает что информационный вес одного символа в таком
алфавите был 8 бит. Так же именно 8 бит информации могли одновременно
обрабатывать процессоры того времени. Эта величина и была названа байтом.

Так же существуют и ещё
более крупные единицы информации, например килобайты (Кб). Некоторые из вас
могут подумать, что в 1 килобайте 1000 байт, так же как в 1 килограмме – 1000
грамм. Однако это не верно. Для более удобного измерения информации на
компьютере 1 килобайт содержит не 1000, а 1024 байта. Почему именно 1024?
Потому, что 1024 = 2¹⁰. Есть и ещё более крупные величины. Так один
мегабайт (Мб) содержит 1024 Кб. Ещё десять лет назад информация, содержащаяся на
компьютере, измерялась в гигабайтах. Один гигабайт (Гб) содержит 1024 Мб. Сейчас
на одном домашнем компьютере могут храниться терабайты (Тб) информации, и в 1 Тб
– сколько, как вы думаете? – Правильно: 1024 Гб.

Задача:
на заводе работает автоматическая система учёта рабочего времени. По приходу на
работу, и при уходе с работы сотрудник вставляет свою карту-пропуск в
специальное устройство и оно заносит в память сообщение, которое состоит из 2
частей: уникального двоичного кода сотрудника и текущего времени. Найти
минимальный информационный объём, который устройство внесло
в память за день, если известно, что:

·     всего
на заводе работает 714 сотрудников;

·     на
работу вышло 698 сотрудников;

·     часть
сообщения, которая содержит текущее время, имеет информационный объём 3 байта;

·     все
уникальные двоичные коды сотрудников имеют одинаковую разрядность.

Итак, минимальный
информационный объём – V_общ.,
который устройство занесло в память в течение дня можно найти, умножив
информационный объём одного сообщения V_сообщ.
на количество сообщений N_сообщ.
Количество сообщений N_сообщ.
равно количеству сотрудников N_сотр.,
которые вышли на работу в течение дня, умноженному на 2, так как на каждого
сотрудника приходится 2 сообщения: одно – когда он приходит на работу, а второе
– когда уходит. N_сообщ.
= N_сотр.
× 2 = 1396 сообщений за день.

Информационный объём
одного сообщения состоит из информационного объёма уникального двоичного кода
сотрудника V_кода и
информационного объёма времени, который равен 3 байтам. Теперь нам нужно найти
информационный объём уникального двоичного кода сотрудника. Мы можем
представить всех сотрудников, которые работают на заводе, в качестве алфавита
мощностью 714 символов. Нам остаётся найти информационный вес одного символа.

Как мы помним это можно
сделать по формуле M=2ⁱ.
Мы не можем получить 714 путём перемножения двоек, зато мы можем так получить
число 1024. 1024 = 2¹⁰. Значит информационный объём V_кода
= 10 бит. Теперь найдём информационный объём V_сообщ.
он состоит из 10 бит уникального двоичного кода и 3 байт времени. Переведём 3
байта в биты, для этого умножим число 3 на 8. 3 × 8 = 24 бита и 10 бит
кода. Информационный объём одного сообщения V_сообщ. =
24 + 10 = 34 бита. Теперь остаётся лишь найти информационный объём V_общ.
Для этого информационный объём одного сообщения V_сообщ.
умножим на количество сообщений N_сообщ.
34 × 1396 = 47 464 бита. Для удобства переведём в более крупные величины.
47 464 / 8 = 5933 байта, 5933 / 1024 = 5,8 Кб. Ответ: За день в память
устройства поступило 5,8 Кб информации.

Важно запомнить:

·     Алфавитный
подход позволяет измерить объём информации не зависимо от её
содержания. При этом каждый символ несёт, некоторое количество информации, имеет
информационный вес (i).

·     Минимальная
единица измерения информации – 1 бит.

·     Мощность
алфавита равна двум в степени, равной информационному весу
символа (M = 2ⁱ).

·     Информационный
объём сообщения равен произведению информационного веса
одного символа и длины сообщения (V
= i × L).

·     1
байт
= 8 бит.

·     Байты,
килобайты (Кб), мегабайты (Мб), гигабайты (Гб), терабайты (Тб)
– единицы измерения информация. Каждая следующая больше предыдущей в 1024 раза.

Современные компьютерные технологии, информатика, мощность алфавита, системы исчисления и многие другие понятия имеют самые непосредственные связи между собой. Очень немногие пользователи сегодня достаточно хорошо разбираются в этих вопросах. Попробуем прояснить, что такое мощность алфавита, как ее вычислять и применять на практике. В дальнейшем это, вне всякого сомнения, может пригодиться на практике.

Как измеряется информация

Прежде чем приступить к изучению вопроса о том, какова мощность алфавита, и вообще, что это такое, следует начать, так сказать, с азов.

Наверняка всем известно, что сегодня существуют специальные системы измерения каких-либо величин, на основе эталонных значений. Например, для расстояний и аналогичных величин это метры, для массы и веса – килограммы, для временных промежутков – секунды и т.д.

Но как же измерить информацию в смысле объема текста? Именно для этого и было введено понятие мощности алфавита.

Что такое мощность алфавита: начальное понятие

Итак, если следовать общепринятому правилу, что конечное значение какой-либо величины представляет собой параметр, определяющий, какое количество раз эталонная единица уложена в измеряемой величине, можно сделать вывод: мощность алфавита есть полное количество символов, использующихся для того или иного языка.

Чтобы было понятнее, оставим пока вопрос о том, как находить мощность алфавита, в стороне, и обратим внимание на сами символы, естественно, с точки зрения информационных технологий. Грубо говоря, полный список используемых символов содержит литеры, цифры, всевозможные скобки, специальные символы, знаки препинания, и т.д. Однако, если подходить к вопросу о том, что такое мощность алфавита именно компьютерным способом, сюда следует включить еще и пробел (единичный разрыв между словами или другими символами).

Возьмем в качестве примера русский язык, вернее, клавиатурную раскладку. Исходя из вышесказанного, полный перечень содержит 33 литеры, 10 цифр и 11 специальных знаков. Таким образом, полная мощность алфавита равна 54.

Информационный вес символов

Однако общее понятие мощности алфавита не определяет сущности вычислений информационных объемов текста, содержащего литеры, цифры и символы. Здесь требуется особый подход.

В принципе, задумайтесь, ну вот каким может быть минимальный набор с точки зрения компьютерной системы, сколько символов он может содержать? Ответ: два. И вот почему. Дело в том, что каждый символ, будь то буква или цифра, имеет свой информационный вес, по которому машина и распознает, что именно перед ней. Но компьютер понимает лишь представление в виде единиц и нулей, на чем, собственно, и основана вся информатика.

Таким образом, любой символ можно представить в виде последовательностей, содержащих цифры 1 и 0, то есть, минимальная последовательность, обозначающая букву, цифру или символ, состоит из двух компонентов.

Сам же информационный вес, принятый за стандартную информационную единицу измерения, называется битом (1 бит). Соответственно, 8 бит составляют 1 байт.

Представление символов в двоичном коде

Итак, что такое мощность алфавита, думается, уже немного понятно. Теперь посмотрим на другой аспект, в частности, практическое представление мощности с использованием двоичного кода. В качестве примера для простоты возьмем алфавит, содержащий всего 4 символа.

В двузначном двоичном коде последовательность и их информационное представление можно описать следующим образом:

Порядковый номер	1-ый	2-ой	3-ий	4-ый
Двоичный код	00	01	10	11

Отсюда – простейший вывод: при мощности алфавита N=4 вес единичного символа составляет 2 бита.

Если использовать трехзначный двоичный код для алфавита, например, с 8 символами, количество комбинаций будет следующим:

Порядковый номер	1-ый	2-ой	3-ий	4-ый	5-ый	6-ой	7-ой	8-ой
Двоичный код	000	001	010	011	100	101	110	111

Иными словами, при мощности алфавита N=8 вес одного символа для трехзначного двоичного кода будет равен 3 битам.

Как находить мощность алфавита и использовать ее в компьютерном выражении

Теперь попробуем посмотреть на зависимость, которую выражает количество знаков в коде и мощность алфавита. Формула, где N – алфавитная мощность алфавита, а b – количество знаков в двоичном коде, будет выглядеть так:

N=2^b

То есть, 2¹=2, 2²=4, 2³=8, 2⁴=16 и т.д. Грубо говоря, искомое количество знаков самого двоичного кода и есть вес символа. В информационном выражении это выглядит так:

Мощность алфавита, N	2	4	8	16
Количество знаков кода, b	1 бит	2 бита	3 бита	4 бита

Измерение информационного объема

Однако это были всего лишь простейшие примеры, так сказать, для начального понимания того, что такое мощность алфавита. Перейдем непосредственно к практике.

На данном этапе развития компьютерной техники для набора текста с учетом заглавных, прописных и строчных букв, кириллических и латинских литер, знаков препинания, скобок, знаков арифметических действий и т.д. используется 256 символов. Исходя из того, что 256 это 2⁸, нетрудно догадаться, что вес каждого символа в таком алфавите равен 8, то есть, 8 битам или 1 байту.

Если исходить из всех известных параметров, можно с легкостью получить нужное нам значение информационного объема любого текста. Например, у нас есть компьютерный текст, содержащий 30 страниц. На одной странице располагается 50 строк по 60 любых знаков или символов, включая и пробелы.

Таким образом, одна страница будет содержать 50 х 60= 3 000 байт информации, а весь текст – 3000 х 50=150000 байт. Как видим даже небольшие тексты измерять в байтах неудобно. А что говорить о целых библиотеках?

В данном случае лучше переводить объем в более мощные величины – килобайты, мегабайты, гигабайты и т.д. Исходя из того, что, например, 1 килобайт равен 1024 байта (2¹⁰), а мегабайт – 2¹⁰ килобайт (1024 килобайта), нетрудно посчитать, что объем текста в информационно-математическом выражении для нашего примера составит 150000/1024=146,484375 килобайт или приблизительно 0,14305 мегабайт.

Вместо послеловия

В общем и целом, это вкратце и все, что касается рассмотрения вопроса, что такое мощность алфавита. Остается добавить, что в данном описании был использован чисто математический подход. Само собой разумеется, что смысловая нагрузка текста в данном случае не учитывается.

Но, если подходить к вопросам рассмотрения именно с позиции, которая дает человеку что-то для осмысления, набор бессмысленного сочетания или последовательностей символов в этом плане будет иметь нулевую информационную нагрузку, хотя, с точки зрения понятия информационного объема, результат все равно можно вычислить.

В целом же, знания о мощности алфавита и сопутствующих понятиях не так уж и сложны для понимания и элементарно могут применяться в смысле практических действий. При этом любой пользователь практически каждый день сталкивается с этим. Достаточно привести в пример популярный редактор Word или любой другой такого же уровня, в котором используется такая система. Но не путайте его с обычным «Блокнотом». Здесь мощность алфавита ниже, поскольку при наборе текста не используются, скажем, прописные буквы.