Информатика. Курс лекций

О. С. Логунова 
ИНФОРМАТИКА. КУРС ЛЕКЦИЙ 
3-е издание, исправленное и дополненное
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022 

УДК 004 
ББК 32.81 
Л69 
Рецензент: 
кандидат педагогических наук, доцент кафедры физики 
и математики института механизации и технического сервиса 
Казанского государственного аграрного университета 
Королева Валентина Валерьевна 
Л69 
Логунова, О. С. 
    Информатика. Курс лекций / О. С. Логунова. - 3-е изд., 
испр. и доп. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 
164 с. : ил., табл. 
                    ISBN 978-5-9729-0831-8 
Рассмотрены свойства информации и их классификация, методы 
и модели оценки количества информации, структура информации и 
компьютерная семантика. Приведены средства обработки и преобразования информации, даны основные понятия сферы информатизации. 
Представлены вопросы для самоконтроля, задания для индивидуального выполнения, а также примеры тестовых заданий.  
Для студентов среднего профессионального образования, обучающихся по специальности «Информатика и вычислительная техника» при изучении базового курса «Информатика».  
УДК 004 
ББК 32.81 
ISBN 978-5-9729-0831-8 
” Логунова О. С., 2022 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 

Предисловие 
Уважаемые читатели 
Вашему вниманию предлагается один из вариантов изложения 
теоретического курса информатики. Опыт преподавания этого курса  
в течение 20 лет в техническом университете позволил увидеть трансформации, происходящие в понимания и трактовке основных понятий 
и направлений учитывая, что информационные основы заложены  
в понимание мира, явлений, процессов, систем и всего того что окружает современного человека, становиться необходимым дать ответы 
на вопросы, связанные с природой существования и обработки информации.  
В перечне современных приоритетных направлений развития 
науки, технологий и техники в Российской Федерации включены информационно-телекоммуникационные системы, построение которых 
основано на использовании понятий «информации» и «информационные процессы».  
Автор учебника отошел от одного из распространенного способа построения способа построения курса, в котором переплетаются 
теоретические основы информатики и практикум по информационным 
технологиям. Построение таких курсов, как правило, частично дублируют учебный материал школьных учебников.  
Структура учебника ориентирована на его использование для 
студентов, которые обучаются по укрупненной группе специальностей 
09.00.00 - Информатика и вычислительная техника. Фактические 
учебные планы для направлений этой группы содержат дисциплины, 
которые в полном объеме охватываются информатикой. По этой причине, предлагаемый учебник, построен таким образом, чтобы с одной 
стороны не дублировался материал школьного учебника, и с другой 
стороны предвосхищались темы будущих дисциплин учебного плана.  
В результате освоения дисциплины (модуля) «Информатика» 
обучающийся должен обладать компетенциями согласно профессиональному стандарту 06 «Связь, информационные и коммуникационные технологии (в сфере проектирования, разработки, внедрения и 
эксплуатации средств вычислительной техники и информационных 
систем, управления их жизненным циклом)», достигая порогового, 
среднего и высокого уровней. 
Подготовка, представляемого учебника, направлена на расширение возможностей самостоятельной работы студентов среднего  
профессионального образования по дисциплине «Информатика».  
3 

В пособии изложено три основополагающие части, охватывающие 
теоретические основы обработки, средства обработки информации и 
основные положения информатизации современного общества. 
При подготовке учебника автор использовал материал, который 
подтвердил свою актуальность в выбранных разделах. По тексту проставлены ссылки сноски с указанием использованного материала. Этот 
материал дополнен иллюстрациями, примерами, математическими и 
текстовыми комментариями автора.  
В ходе изучения материала автор предлагает ответить на контрольные вопросы и обратить внимание на задания для размышления, 
которые должны быть основаны не только на прочтенном материале, 
но и на личном опыте читателя в информационной сфере.  
Использование материалов приведенных в учебнике предполагает их дополнение примерами и задачами.  
По тексту пособия авторами используемы обозначения: ঞ - 
определение; ঱ - задание для размышления; ছ- аксиома. 
 
Желаем успехов в работе! 
4 

ЧАСТЬ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ 
1.1. Информация и информатика 
Развитие понятия «Информация» происходило одновременно  
с развитием человечества и прошло несколько революционных скачков, связанных с развитием научной мысли. Среди таких информационных революций следует отметить: изобретение письменности и книгопечатания, открытие электричества, изобретение микропроцессоров 
и появление персональных компьютеров. И конечно же последнее революционное формирование трансграничных глобальных информационно-телекоммуникационных сетей, которое позволило построить 
единое информационное пространство по всему миру на основе программно-технических средств, средств связи и телекоммуникаций, 
информационных запасов или запасов знаний как единой информационной телекоммуникационной инфраструктуры, в которой активно 
действуют юридические и физические лица, органы государственной 
власти и местного самоуправления.  
В рамках развития функционирования такого интегрированного 
пространства возникают вопросы, требующие ответов на высоком теоретическом уровне. Среди этих вопросов можно указать: 
1) есть ли необходимость в построении унифицированного определения понятия «Информация»;
2) какова роль информации в научной и практической деятельности;
3) сколько существует определений для понятия «информация»;
4) какими причинами обусловлено наличие множество определений понятия «Информация»"
В настоящее время в каждом учебнике и учебном пособии по
информатике и информационным технологиям, справочнике или энциклопедии приводится понятие информации, усиливающее или 
ослабляющее различные стороны применения этого понятия. В работе 
[1] приводится подобие классификации подходов к определению понятия «Информация». Этот подход классификации рассматривает определение с точки зрения гуманитарных науки, составления порядка,
философской дефиниции, алгоритма или инструкции, а также динамической системы. Однако сложилось несколько устойчивых определений для понятия «информация».
Приведем для сравнения несколько таких определений.  
5 

ঞ૚ǣ Информация (лат. Information – разъяснение, изложение, осведомленность) – одно из наиболее общих понятий 
науки, обозначающее некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний и.т.п. (Энциклопедия кибернетики). 
,
I
D
K
 
‰
 
где  
I – множество определяющее информацию; 
^
`
1
2
, 
,
,
n
D
D D
D
 
}
 - множество данных; 
^
`
1
2
,
,
,
m
K
K K
K
 
}
 - множество знаний, ,
n m' . 
Схема определения приведена на рис. 1.1. 
 
Рис. 1.1. Схема определения понятия информации 
 
Среди внутренних свойств информации важнейшими являются 
объем (количество) информации и ее внутренняя организация, структура. По способу ее внутренней организации информацию делят на две 
группы: 
ঞ૛ǣ Данные – простой, логически неупорядоченный набор 
сведений. 
ঞ૜ǣ Знания – логически упорядоченные, организованные 
наборы данных. 
Упорядоченность данных достигается наложением на данные 
некоторой структуры (отсюда часто используемый термин - структура 
данных)1. Знания в отличие от данных представляют собой информацию не о каком-то единичном и конкретном факте, а о том, как устроены все факты определенного типа. Таким образом, каждый элемент 
множества знаний можно представить в виде множества 




^
`
,
, , ,
,
i
ij
ijk
K
D
S
i j k
 
'  
где  
i - номер элемента в составе множества знаний; 
ij
D  - элемент данных с номером j, входящего в знание 
i
K ; 
                                                          
 
1 Структура (от лат. Structure – строение, расположние, порядок), совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, т. о. 
сохранение основных свойств при различных внешних и внутренних изменениях. 
6 



ijk
S
 - кортеж взаимосвязей для знания 
i
K  между данными
с номерами j и k. 
В табл. 1.1 приведен один из примеров построения множества 
данных и знаний. 
Таблица 1.1 
Примеры построения множества данных и знаний 
№ 
Название 
множества 
Состав множества 
1 
Данные 
D = {«Дождь», «Город»} o D1 = «Дождь» и  
D2 = «Город» 
2 
Взаимосвязи 
S12 = {«Идет в»} 
3 
Знания 
K = {D, S12} = «Дождь идет в городе» 
С точки зрения взаимодействия человека и окружающего его 
мира информация может быть определена по ঞͶǤ 
ঞ૝ǣ Информация – это сведения об окружающем нас мире, 
которые уменьшают уровень неопределенности человека 
(Советский энциклопедический словарь). 
Определение ঞ૝ структурируется по схеме, приведенной на 
рис. 1.2. 
Рис. 1.2. Схема определения ঞ4 
На рис. 1.2 введены обозначения: C1, …, Сn - множество сведений поступающих от окружающего мира к человеку; H0, H1 - уровень 
неопределенности человека, изменяющийся по мере поступления сведений от внешнего мира, причем H0 ! H1.  
Окружающий мир включает все материальные и нематериальные объекты и потоки. В число этих объектов может входить: люди, 
технические объекты, животные, природа, общества и т. п. Эти объекты оказывают воздействие на человека путем передачи сведений о состоянии объектов окружающего мира: цвет, форма, движение, запах  
и т. д. Получая сведения о состоянии объекта увеличивается объем 
данных и знаний человека, в следствии чего уменьшается уровень его 
неопределенности для значения H1.  
7 

Формально определение ঞ4 можно записать в виде: 
ঞ૝ǣܫǣ ሼܱሽ
ሼ஼ሽ
ሱ
ሮܪ, причем при увеличении {С}, значение H
уменьшается, где I – информация, представляющее собой 
отображение множества объектов {O} в уровень неопределенности человека посредством передачи множества сведений {C}. 
Более общим является определение ঞ5, устраняющее ограничение вид объекта, являющимся получателем информации.  
ঞ૞ǣИнформация – это обозначение содержания, полученного от внешнего мира в процессе приспособления к нему 
(Норберт Винер). 
Получателем 
информации может быть любой объект 
живой или неживой природы, 
включая как частный случай 
человека. 
Определение ঞ5 структурируется по схеме, приведенной на рис. 1.3. 
Рис. 1.3. Схема определения ঞ5  
Формально определение ঞ૞ можно записать в виде: 
ঞ૞ǣ ܫǣ ሼܱሺܪ଴ሻሽ
ሼ஼ሽ
ሱ
ሮሼܱሺܪଵሻሽ, причем значение H1 < H0, где I –
информация, представляющая собой отображение множества объектов {O} в уровень неопределенности получателя 
информации посредством передачи множества сведений 
{C}. 
Наиболее общим принято считать определение информации введенное Клодом Шенноном в период 1948-1949 годы. В 1937 году Шенноном написана диссертация под названием «Символический анализ 
релейных и переключательных цепей». Это была необычная диссертация. Она расценивалась как одна из наиболее значимых во всей науке 
8 

того времени: то, что сделал Шеннон, проложило путь к разработке 
цифровых компьютеров. Определение ঞ૟ получило название классического или шенноновского определения информации.  
ঞ૟ǣИнформация – это коммуникация и связь, в процессе 
которой устраняется неопределенность (Клод Шеннон).  
Определение ঞ6 структурируется по схеме, приведенной на 
рис. 1.4. 
Рис. 1.4. Схема определения ঞ6 
Формально определение ঞ6 можно записать в виде: 
ঞ૟ǣ ܫǣ ሼܱሺܪ଴ሻሽ
ሼʠሽ
ር
ሮሼܱԢሺܪଵሻሽ, причем значение H1<H0, где I –
информация, представляющая собой отображение множества объектов ሼܱሺܪ଴ሻሽ на множество объектов ሼܱԢሺܪଵሻሽ 
посредством передачи множества сведений {C}. 
Если рассматривать определение ঞ6 с точки зрения, включенных источников и получателей информации, то окажется, что: 
1) количество и природа источников и получателей не определена, и следовательно, они могут быть любой природы и структуры;
2) коммуникация и связь подразумевают взаимный обмен сведения (данными и знаниями) между объектами.
Учитывая приведенные особенности определение ঞ6 можно
считать наиболее общими полным, охватывающего все случаи вышеописанных определений. 
Одним из основных факторов влияния научно-технического прогресса на все сферы деятельности человека является широкое использование новых информационных технологий. Новые информационные 
технологии способствовали появлению научного и прикладного направления, использующего в качестве основного объекта информацию. Это 
9 

направление получило название «Информатика»». С современной точки зрения информатику можно рассматривать и как науку, и как прикладную дисциплину, и как отрасль народного хозяйства. 
Прежде чем говорит об информатике как о науке, желательно 
напомнить, что такое наука.  
ঞૠǣ Наука – есть сфера общественного сознания, функция 
которой – выработка и теоретическая систематизация 
объективных знаний о действительности.  
Непосредственные цели науки - описание, объяснение и предсказание процессов и явлений деятельности, составляющих предмет ее 
изучения на основе открываемых ею законов. Что же является предметом информатики как науки"  
ঞૡǣ Информатика – это фундаментальная естественная 
наука, изучающая структуру и общие свойства информации, 
а также вопросы, связанные с процессами сбора, хранения, 
поиска, передачи, переработки, преобразования и использования информации в различных сферах человеческой деятельности.  
Информатика может быть отнесена к классу естественных наук, 
поскольку законы обработки информации в общественных, биологических и инженерных системах едины. 
Информатика может быть отнесена к классу фундаментальных 
наук, поскольку понятие информации и процессы ее переработки носят общенаучный характер. Информационные модели используются в 
различных областях науки [2, 3]. 
Информатика исторически сложилась и развивалась как естественная прикладная дисциплина, в состав которой входила разработка: 
 методов и правил рационального проектирования устройств и 
систем обработки информации; 
 технологии использования этих устройств и систем для решения научных и практических задач; 
 методов взаимодействия человека с этими устройствами и системами. 
Рассматривая информатику как отрасль народного хозяйства, 
можно выделить в ней три относительно автономные составные части: 
 производство технических средств обработки и передачи информации; 
 обработку информации; 
 производство и реализацию программных средств и систем. 
10