Введение в информатику. Практикум

В.М. Казиев






Введение в информатику. Практикум












^ИНТУИТ
  / НАЦИОНАЛЬНЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИНТУИТ

    У НАЦИОНАЛЬНЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ


Введение в информатику. Практикум
2-е издание, исправленное
Казиев В.М.



Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ
2016


2

Введение в информатику. Практикум/ В.М. Казиев - М.: Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”, 2016
Данное учебное пособие представляет собой сборник тематических задач и лабораторных работ для специальностей “неинформатического” направления - филологов, юристов, медиков, социальных работников и др.
Набор задач и заданий минимизирован на достаточном уровне количественно и, насколько удалось авторам, максимизирован по разнообразию. Все задачи имеют указания к решению и могут составить основу для практических работ. Приведены и лабораторные работы с указаниями к выполнению заданий, которые могут составить основу и для самостоятельной работы студентов. Этой же цели служат и темы рефератов и Интернет-листов к каждому занятию. Так как учебные планы по некоторым указанным специальностям предусматривают не практические, а лабораторные занятия, то преподавателю несложно будет преобразовать лабораторные работы в практические или же наоборот.
(c) ООО “ИНТУИТ.РУ”, 2008-2016
(c) Казиев В.М., 2008-2016

3

                История и предмет информатики





Ознакомление с краткой историей, предметом и ролью информатики и обучение составлению эссе, реферированию и Интернет-поиску по этой теме

Задачи

 1. Написать эссе на тему: ” Информатика древних времен”. Указание: использовать литературу [I.7], [B.4], [B.8], [B.29].
 2. Написать эссе на тему: ” Информатика средних веков”. Указание: использовать литературу [I.7], [B.4], [B.8], [B.29].
 3. Написать эссе на тему: ” Информатика современности”. Указание: использовать литературу [I.7], [B.4], [B.8], [B.29].
 4. Написать эссе на тему: “Предметная область теоретической информатики “. Указание: использовать литературу А - [7], [B.4], [B.8], [B.29].
 5. Написать эссе на тему: “Предметная область практической информатики “.
    Указание: использовать литературу [I.7], [B.4], [B.8], [B.29].
 6. Написать эссе на тему: “Предметная область технической информатики “.
    Указание: использовать литературу [I.7], [B.4], [B.8], [B.29].
 7. Написать эссе на тему: “Междисциплинарная роль информатики “. Указание: использовать литературу [I.7], [B.4], [B.8], [B.29].
 8. Написать эссе на тему: “Мировоззренческая роль информатики “. Указание: использовать литературу [I.7], [B.4], [B.8], [B.29].
 9. Написать эссе на тему: “Воспитательная роль информатики “. Указание: использовать литературу [I.7], [B.4], [B.8], [B.29].
10. Написать эссе на тему: “Общекультурная роль информатики “. Указание: использовать литературу [I.7], [B.4], [B.8], [B.29].

Темы научных исследований и рефератов (Интернет-листов)


 1. Информация и информационные процессы в древности.
 2. Информация и информационные процессы в эпоху Средневековья.
 3. Информация и информационные процессы в докомпьютерный период развития.
 4. Информация и информационные процессы в “компьютерный” период развития.
 5. Исторические личности в информатике.
 6. Информатика - как проявление единства теории и практики (технологии).
 7. Информатика - как проявление “борьбы” теории и практики (технологии).
 8. Предмет информатики и его различные толкования.
 9. Информатика - двигатель научного и технологического прогресса в обществе.
10. Будущее информатики.


4

                Информация, ее представление и измерение




Решение задач, связанных с представлением, измерением, обработкой информации, обучение реферированию и Интернет-поиску по этой теме

Задачи

 1. Задан алфавит А из букв кириллицы и алфавит В из десятичных цифр. Запишите несколько слов над алфавитами А и В, а также над алфавитом С, полученным слиянием этих двух алфавитов. Запишите слово, получаемое конкатенацией нескольких слов. Указание: конкатенация слов ” ab ” и ” cd ” дает слово ” abcd “.
 2. Найти вещественное число х, если в двух идентичных документах содержатся соответственно 32х ( бит ) и 128 ( Мбайт ) информации. Указание: “уравнять” единицы измерения информации.
 3. На одной странице книги помещается 40 строк. В каждой строке книги содержится 72 символа. Сколько байт нужно для записи всей книги на диск, если в книге 100 полных страниц? Поместится ли эта книга на Cd объемом 700 Мбайт ? Указание: оценить в мегабайтах объем книги.
 4. Найти х и у, если документ объемом 128x ( байт ) идентичен документу объемом 256y ( Кбайт ), а документ объемом в 32х⁻¹ ( Мбайт ) идентичен документу объемом в 64y⁺² ( Гбайт ). Указание: записать систему уравнений и уравнять единицы измерения.

 5. Решить систему вида:

     ' 64*⁺у Кб = 32 Мб
    \ 32“+² Гб = 8У байт

    Указание: уравнять единицы измерения информации в каждом уравнении отдельно.

 6. Если в алфавите кириллицы искать произвольный элемент, сколько бит информации необходимо иметь для его нахождения? Указание: использовать формулу Хартли.
 7. Система может находиться в любом из 10 равновозможных состояний. Какое количество информации содержит сообщение о том или ином конкретном состоянии системы? Указание: использовать формулу Хартли.
 8. Система может находиться в трех различных состояниях с вероятностями: в первом (худшем) состоянии с вероятностью 0.1, во втором - 0.4, в третьем (лучшем) - 0.5. Чему равно количество информации о произвольном состоянии системы? Указание: использовать формулу Шеннона.
 9. Некоторая система может принимать 1024 различных равновероятных состояний. Если состояние системы неизвестно, то каково количество информации в системе? Если известно, что система находится в состоянии номер 1000, то чему равно количество информации о состоянии системы? Указание: использовать формулу Хартли ; если известно одно состояние (т.е. текущее состояние системы), то все другие состояния невозможны и их вероятности равны нулю.


5

10. Что можно сказать о порядке (хаосе) в некоторой системе, если мера количества информации в ней стала равна 10 бит, при исходной мере количества информации равной 20 бит? Что можно сказать о порядке (хаосе) в системе, если мера количества информации в ней стала равна 30 бит, при исходной мере количества информации равной 20 бит? Что можно сказать о порядке (хаосе), если мера количества информации не изменилась? Указание: использовать связь меры и нформации и меры энтропии.


Темы научных исследований и рефератов (Интернет-листов)


 1. Информация и ее различные толкования.
 2. Информация и ее различные способы измерения.
 3. Информация и многообразие окружающей действительности.
 4. Информация и сообщение - общее и различное.
 5. Информационные структуры в природе.
 6. Информационные структуры в обществе.
 7. Философский подход к информации.
 8. Методы актуализации информации.
 9. Информация и самоорганизация.
10. Информационная грамотность населения и ее значение.


6

                Кодирование и шифрование информации




Решение типовых простых задач на кодирование и шифрование, обучение реферированию и Интернет-поиску по этой теме

Задачи

 1. Сколько нужно бит (разрядов) для кодировки всех 111 символов на клавиатуре компьютера? Указание: 2⁶=64<111<128=2⁷.
 2. Какой минимальной длины битовая комбинация достаточна для кодировки слова ” Информационный ” (без учета кавычек) в ЭВМ по принципу “один символ - один байт” битовой комбинацией длины? Указание: всего букв (байт) в слове будет 14.
 3. Сколько различных байтов в ASCII- коде предложения вида ” Информационная технология ” (без учета кавычек)? Указание: В стандарте ASCII один символ кодируется байтом.
 4. Сколько различных символов в битовом сообщении 1111000101010000111100011001111011010000, закодированном по принципу “1 байт - 1 символ”? Указание: выделить и сравнить последовательность 8 байтов.
 5. Что больше - длина битовой комбинации, необходимой для записи десятичного числа 2¹² или количество различных чисел, кодируемых 12 битами? Ответ обоснуйте соответствующими вычислениями. Указание: (2¹²)₁₀ = (1000000000000)₂.
 6. Текст ADBCE закодирован как 0001000101000110010000110. Как будет декодирован текст 000100001100100001100001100101, закодированный по этому же коду?
    Указание: определить коды A, B, C, D, E.
 7. Если А - открытое сообщение (шифруемое сообщение), В - закрытое сообщение (дешифруемое сообщение), f - правило шифрования, g - правило дешифрования, то запишите все соотношения между этими обозначениями. Постройте конкретный пример (конкретизируйте обозначения). Указание: например, правило кодировки - B=f(A).
 8. Если А - открытое сообщение, В - закрытое сообщение ( шифр ), f - правило шифрования, g - правило дешифрования, k - ключ к шифру, то запишите все соотношения между этими обозначениями. Постройте конкретный пример (конкретизируйте обозначения). Указание: например, правило кодировки -B=f(k(A)).
 9. Сколько минимально вопросов нужно задать человеку, задумавшему число, чтобы отгадать задуманное произвольное двузначное натуральное число (обоснуйте ответ)? Указание: определить сперва принцип предъявления вопросов на частном примере, например, для числа 32.
10. Найти систему кодировки (правило шифровки) текста, если текст вида БСВФИТРЖМ зашифрован по этому правилу как АРБУЗСПЕЛ. Укажите тип шифра. Указание: вспомнить код Цезаря.

Темы научных исследований и рефератов (Интернет-листов)


7

 1. История развития криптологии.
 2. Кодирование и шифрование в древности.
 3. Виды и типы кодов и шифров.
 4. Алгоритмы шифрования (криптоалгоритмы).
 5. Криптосистемы.
 6. ЭЦП.
 7. Информационная безопасность. Политика информационной безопасности.
 8. Администратор по безопасности и его роль в работе офиса, корпорации.
 9. Классы и подклассы информационной защиты.
10. Компьютерные вирусы и их классификация.

8

                Системы счисления и действия в них




Решение типовых задач представления чисел и выполнения операций с ними в различных системах счисления, обучение реферированию и Интернет-поиску по этой теме

Задачи

 1. Перевести в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы десятичное число 137. Ответ проверить обратным переводом. Указание: обдумайте, как проще перевести из двоичной системы в восьмеричную и шестнадцатеричную.
 2. Перевести в шестнадцатеричную систему число 100111011000,110101₂. Ответ проверить обратным переводом. Указание: обдумайте, как проще перевести из двоичной системы в восьмеричную и шестнадцатеричную.
 3. Перевести в восьмеричную систему число 10011001001,11011₂. Ответ проверить обратным переводом. Указание: обдумайте, как проще перевести из двоичной системы в восьмеричную и шестнадцатеричную.
 4. Перевести число 35,64₁₀ двоично-восьмеричную, а также двоичношестнадцатеричную системы. Ответ проверить обратным переводом. Указание: обдумайте, как проще перевести из двоичной системы в восьмеричную и шестнадцатеричную.
 5. Переведите в восьмеричную систему число F3,7С16. Чему равно это число в десятичной системе? Найдите его дополнительный код. Указание: дополнительный код искать в шестнадцатеричной системе.
 6. Переведите в шестнадцатеричную систему число 275,4₈. Чему равно это число в десятичной системе? Найдите его дополнительный код и переведите его в десятичную систему. Указание: дополнительный код ищите в восьмеричной системе.
 7. Вычислить выражение 11100, 0112-34, 248+5А, 816+42, 258+11, 012-3F,A₁₆.. Укажите, какая система счисления для выполнения всех операций является оптимальной с точки зрения быстроты вычисления. Указание: чем больше основание системы, тем “короче” числа и, следовательно, меньше действий.
 8. В системе счисления с основанием р число (110)р в два раза больше суммы чисел (13)р и (3)р. Найдите основание р этой системы счисления. Указание: записать в десятичной системе и приравнять их, затем решить уравнение относительно неизвестного основания системы.
 9. Не переводя непосредственным делением “в столбик” десятичное число 4097 в двоичную систему, определите количество нулей в его двоичном представлении. Указание: 4097=4096+1=2¹²+1.
10. Число х=(111)р (рассматриваемое в системе счисления с основанием р, 1<р<20 ) представляет собой наименьшее число, кратное десятичному числу 31. Найдите основание р системы счисления, не перебирая все возможные значения р. Указание: записать х в десятичной системе счисления, затем приравнять к 31 (почему?) и решить полученное уравнение относительно неизвестного х.


9

Темы научных исследований и рефератов (Интернет-листов)


 1. Счет и измерение в древности.
 2. Искусство счета и системы счисления в Китае.
 3. Искусство счета и системы счисления в Японии.
 4. Искусство счета и системы счисления в Индии.
 5. Искусство счета и системы счисления в России.
 6. Инструменты счета (арабские, китайские, японские, русские).
 7. Трактат монаха Беды Достопочтенного “О счислении” и его значение в истории развития систем счисления.
 8. Идея позиционной системы счисления в работе Архимеда “Исчисление песка”.
 9. Цифровые и нецифровые системы счисления.
10. Системы счисления отличные от десятичной системы (история, география).

10