资源简介

(共21张PPT)
《第3节编码长度与信息量》
小智的困惑：
这些编码为什么有长有短？长的编码就一定包含更多信息吗？
我是观察员--发现编码长度之谜
01
一、概念建立与动手验证
核心概念：编码长度=字符的数量
创新活动：计算机小侦探
任务一：学生使用电脑“记事本”验证课本表2-3-1中编码的字节数。
“四年级（3）班”的字符数是多少？字节数又是多少？为什么字节数比字符数多？
深化探究：
TWO IDEAS
信息 编码 编码长度（字符数） 编码的字节数
座位号
学号
班级门牌
图书编码
9
四年级（3）班
23
0301-B21001
1
2
7
11
1
2
19
11
SYSTEM ERROR !
OK
CANCEL
小贴士：
在计算机中，每个数字、字母、英文符号占1字节。在UTF-8编码中，单个中文汉字及中文符号通常占3字节。打开计算机中的“笔记本”软件，把每个编码单独保存成“txt”格式文件，然后通过选定文件并单击鼠标右键选择“属性”，可查看编码文件的字节数。
发现一：编码长度可用字符数或字节数衡量。
发现二：编码长度与其所要表达的信息复杂程度可能有关。
小结：
我是分析师---探究长度与信息量的关系
02
任务二（基础挑战）：为40多人的班级设计座位编码，长度应为 位 。
任务三（进阶挑战）：为300人的大课堂设计作为编码（如”第3排第20位“，它的编码是3-20，长度是4位。
一、问题驱动
二、创新活动
任务四：学生化身编码设计师，完成课本表2-3-2的升级版。
小组内（8人） 班级内（45人） 大课堂（300人）
我的编码
编码长度
最大范围
设计理由
A1
2
A1-A8
用1个字母+1个数字就够了
23
2
01-45
需要两位数字才能容纳
3-20
4
1-1~？
必须用“排-位”结构才能区分
规律总结：
编码长度黄金法则：
信息规模<10-----1位数字就够了！
10≤信息规模<100-----请用2位数字！
信息规模≥100-----需要更长的编码或更复杂的结构（如字母数字组合）。
一般来说，编码越长，其所能包含的信息量就越大。
SYSTEM ERROR !
OK
CANCEL
小结：编码不是越长越好，而是越合适越好。设计编码时，必须根据信息的规模和结构来选择最佳长度。
我是优化师---破解学号密码与优化解码
03
1、现象探究：【学号里藏着的秘密】
展示三个学号：35（班级）
2021040335（校内）
4401060024432021040335（区域）
提问：为什么学号像洋葱一样，一层层变长？
2、创新活动：【学号解码大会】
学生完成课本表2-3-3，并尝试“破译”长学号中可能包含的信息。
2021040335:可能包含“2021级”、“4班”、“33号”学生。
4401060024432021040335：可能包含“广州市”、“某区”、“某校”等信息。
长学号通过增加编码长度，融入了区域、学校、入学年份等更多信息，实现了信息量的扩充。
3、核心技能：识别与斩除“冗余编码”
概念：冗余编码---增加了长度，却没有增加有效信息。
方案A ：202143001（9位）
方案B：20214301（8位）
判决：在不超100人的班级，最后一位的“0”是多余的！方案B更优，因为它用更短的长度承载了相同的信息量。
记忆口诀：编码精简单，信息不能减！
4、创新迁移：【最佳编码设计师挑战】
任务四：为班级图书角设计一套编码系统。
已知条件：三行两列，文学、科普、艺术三类书，每格最多20本。
设计思路：
1、分析信息规模：需要表示“行”、“列”、“图书类型”、“序号”。
2、确定编码结构：例如【行】【列】-【类型】【序号】。
3、确定各部分长度：
行/列：1位数字（1-3,1-2）
类型：1位字母（W-文学，K-科普，Y-艺术）
序号：2位数字（01-20）
4、合成最终编码：例如2-1-W05（代表第二行第一格，文学类第5本书），总长度6位。
5、检查冗余：避免使用
002-001-W-005这样的冗余形式。
总结与展望：
知识树：
树根：编码长度=字符数量
树干：编码长度越长，包含的信息量越大。
树冠：设计编码要“恰到好处”，匹配信息规模，避免冗余。
课后任务：
1、【火眼金睛】：在校园里找一个你认为“太长”或“太短”的编码，用今天学的知识分析它。
2、【设计大师】：完善你的“班级图书角编码方案”，并说明你的设计如何避免了冗余。
谢谢观看！

展开更多......

收起↑