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第一章知識點梳理
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【第一節(jié)：感知數(shù)據(jù)】
數(shù)據(jù)及其演變：
早在遠(yuǎn)古時代，為了記數(shù)，居住在洞穴中的原始人就用石器或骨器在 ，這些圖案就是最原始的“數(shù)據(jù)”；后來，人們發(fā)明了 的方式來記事或記數(shù)；隨著 ，數(shù)據(jù)以更加明確的形式被記錄下來； ，使得數(shù)據(jù)的記錄與傳輸變得便捷高效； 的發(fā)明使得保存真實的圖像變得更加便捷；直到 世紀(jì)，愛迪生發(fā)明了 ，才得以將聲音記錄下來；20世紀(jì)40年代誕生了 ，成為了數(shù)據(jù)處理的主要工具； 的發(fā)展，加速了數(shù)據(jù)的傳輸與處理；隨著移動網(wǎng)絡(luò)與傳感器的普及， 進(jìn)入了人們生活的方方面面。
數(shù)據(jù)與生活
相比于生活中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)，在互聯(lián)網(wǎng)時代，人們生活中的數(shù)據(jù)形式也在發(fā)生改變， ， ， 等技術(shù)陸續(xù)融入生活。數(shù)據(jù)的 技術(shù)迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)的 也越來越多樣化，給人們的生活習(xí)慣帶來了巨大的改變。
人們在 的同時，自身的行為也在 。
互聯(lián)網(wǎng)加速了數(shù)據(jù)的 ，通過與傳統(tǒng)行業(yè)的深度融合，發(fā)展成了一種新的社會經(jīng)濟(jì)形態(tài)—— ，給傳統(tǒng)行業(yè)注入了活力。
數(shù)據(jù)與科學(xué)
科學(xué)研究離不開 ?？茖W(xué)強(qiáng)調(diào)證據(jù)，而 正好為科學(xué)研究提供了可靠的依據(jù)。
世界上最大的粒子物理學(xué)實驗室： （簡稱： ）。
【第二節(jié)：數(shù)據(jù)、信息與知識】
數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)是對 ，如 等，其中數(shù)字是最簡單的一種 ，但數(shù)據(jù)不等于 。
在計算機(jī)科學(xué)中，數(shù)據(jù)是指 ，是用于 到計算機(jī)中進(jìn)行處理，具有一定意義的 等的通稱。
數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式可以是 。
單純的數(shù)據(jù)是 的，因為數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式還不能完全表達(dá)其內(nèi)容，經(jīng)過解釋，數(shù)據(jù)才變得有意義，數(shù)據(jù)和 是密不可分的。
信息
信息是指數(shù)據(jù)、 和 中所表達(dá)的 。
信息是數(shù)據(jù)經(jīng)過 、 及 后產(chǎn)生的意義。
信息的特征：
（1） ：信息是不能獨立存在的，必須 。如果存儲信息的載體遭到破壞，那么其承載的信息就消失。同一信息也可以 ，因此人們獲取信息的途徑與方法也可以不同。但信息可以脫離 被存儲和傳播，這體現(xiàn)了信息的 性。
（2）時效性：信息往往反映的是 ，他會隨著時間的推移而變化，但超過時效的信息 （選填：一定/不一定）沒有價值。
（3） ：信息是可以共享的，同一種信息可以同時被不同的接受者獲取，人們也可以 。與 、 不同的是，信息 （選填：會/不會）因為被別人獲取而發(fā)生損耗。
（4） ：信息是可以加工處理的，信息經(jīng)過加工、處理、分析后，可以更好地被人們所使用。這一特征使信息具有 。
（5） ：信息的價值包括顯性價值與隱形價值， 指的是信息內(nèi)容本身具有價值，一般可被人們直接了解或體會； 指的是初信息內(nèi)容外的價值，包括與信息緊密相關(guān)的所有價值。信息的價值也是 ，對于不同的人群、不同的時間，其價值可能有所不同。
知識
知識是 的總和，也是 的成果，它包括對 、 的描述以及在教育和實踐中獲得的技能。
知識是可以 和 的。知識的獲得，使人們利用自身已有的知識對信息進(jìn)行 ，進(jìn)而新的信息納入自己的知識結(jié)構(gòu)的過程。
智慧
智慧是一種更高層次的綜合能力，主要表現(xiàn)為 、 、 、 的能力，以及對事物發(fā)展的 。它是在 的基礎(chǔ)之上，通過認(rèn)識的累積，而形成的對事物的認(rèn)識、遠(yuǎn)見，體現(xiàn)為一種卓越的判斷力。
關(guān)系
當(dāng)人們孤立地看3.14時，它僅僅是一個 ；當(dāng)人們在討論圓的特性時，3.14是圓周率的近似值，這是 ；當(dāng)人們用3.14乘以半徑的平方來計算圓的面積時，這就是 ；當(dāng)人們用圓的面積的計算公式求解圓形花壇所需草皮面積時，這是 。
【第三節(jié) 數(shù)據(jù)采集與編碼】
數(shù)據(jù)采集
在開展研究時，研究工作者往往需要收集大量的數(shù)據(jù)。
早期一般是通過觀察、實驗等 得到數(shù)據(jù)，并將其記錄下來，數(shù)據(jù)量較小時，可以用 進(jìn)行處理。
現(xiàn)在，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)的獲取方式變多、獲取速度變快。傳感器隨時獲取來自 的數(shù)據(jù)（傳感器是一種能 的器件或裝置，通常由 和 組成），網(wǎng)絡(luò) 可在短時間內(nèi)獲取大量 數(shù)據(jù)（網(wǎng)絡(luò)爬蟲是一種按照一定規(guī)則， 的程序或腳本）。
數(shù)字化
信息可以用 和 表達(dá)。
以連續(xù)變化的物理量存在，大部分存在于 。
數(shù)字信號在取值上是 、 的信號，在信息技術(shù)中，這種信號表示的數(shù)據(jù)是指可被計算機(jī)存儲、處理的 數(shù)據(jù)。
模擬信號與數(shù)字信號可相互轉(zhuǎn)換，如將語音通過計算機(jī)的麥克風(fēng)、聲卡等設(shè)備存儲在計算機(jī)中，這一過程實現(xiàn)了 轉(zhuǎn)換為 ，簡稱 ；反之則是 ，其中用到的主要設(shè)備是 轉(zhuǎn)換器（ADC）。
數(shù)字化指的就是將 轉(zhuǎn)換成 的過程。從某種意義上說，
是信息社會的技術(shù)基礎(chǔ)。
將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號一般需要經(jīng)過 、 和 。
采樣：采樣是將信號從 的模擬信號轉(zhuǎn)換到 的離散信號的過程。對于同一模擬信號，采樣的 越小，采集到的信號樣本數(shù)量越多。
叫作采樣頻率，單位用 （ ）表示，在相同的時間內(nèi)，采樣頻率越好，采集的樣本數(shù)量 。
量化：在數(shù)字信號處理領(lǐng)域，量化指將信號的 近似為有限個 的過程。就是將采樣到的信號用 表示出來，即將模擬信號的波形轉(zhuǎn)換為數(shù)字，量化的過程是先將整個幅度劃分成 的集合，把落入某個范圍內(nèi)的樣值 ，并賦予相同的 。連續(xù)信號經(jīng)過 成為離散信號，離散信號經(jīng)過 后可用數(shù)值表示。
數(shù)制
（1）基本信息
進(jìn)制 二進(jìn)制 十進(jìn)制 十六進(jìn)制
進(jìn)位規(guī)則
基本數(shù)碼
位權(quán)（權(quán)值）
進(jìn)制表示
請在下列括號中填寫合適的標(biāo)識符使等式成立：
1（ ）+1（ ）=2（ ） 1（ ）+1（ ）=2（ ）
1（ ）+1（ ）=10（ ） 9（ ）+1（ ）=10（ ）
9（ ）+1（ ）=A（ ） F（ ）+1（ ）=10（ ）
（2）相互轉(zhuǎn)換
二進(jìn)制→十進(jìn)制：按權(quán)展開再相加（X進(jìn)制→十進(jìn)制：按權(quán)展開再相加）
十進(jìn)制→二進(jìn)制：除二取余倒記（十進(jìn)制→X進(jìn)制：除X取余倒記）
二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換(8421法)
字符編碼
（1）存儲容量單位
計算機(jī)中存儲容量的最小單位是 （ ） ， 二進(jìn)制數(shù)碼表示 個bit，但由于1bit所能表示的值太小，實際上計算機(jī)中以 個bit為一個基本單位，即 （ ）常見的單位還有KB,MB,GB等，他們的換算關(guān)系如下：
ASCII碼
ASCII（American Standard Code for Information Interchange, ）是一套基于拉丁字母的計算機(jī)編碼系統(tǒng)，主要用于顯示 和其他西歐語言。
ASCII碼共有 個，占 字節(jié)，利用1個字節(jié)的后 位表示，共有
種編碼，二進(jìn)制編碼范圍為 ~ ，其中數(shù)字“0”的十進(jìn)制編碼為 ，大寫字母“A”的十進(jìn)制編碼為 ，小寫字母“a”的十進(jìn)制編碼為 。大小寫字母之間的十進(jìn)制編碼差值為 ，十六進(jìn)制差值為 。
（3）漢字編碼
漢字編碼：分為 四種。其中，外碼也叫 ，是用來將漢字 到計算機(jī)的一組鍵盤符號，形式 （選填：唯一/不唯一）；GB2312屬于 碼，又稱 碼，它用 字節(jié)表示一個漢字；機(jī)內(nèi)碼又稱 碼，在計算機(jī)內(nèi)部漢字代碼都用 ；字形碼則是用于漢字的 。
（4）內(nèi)碼查看
為了便于查看，使用ultraedit軟件看到的內(nèi)碼用 進(jìn)制表示，查看內(nèi)碼時需要先進(jìn)行劃線分組，劃線規(guī)則是： ，如圖，字符“牛”對應(yīng)的內(nèi)碼是 ，字符“1”對應(yīng)的內(nèi)碼為 ，根據(jù)字符規(guī)則可以推算，字符“10”的內(nèi)碼為 。
多媒體編碼
（1）條形碼
條形碼（barcode）是將寬度不等的多個黑條和白條，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達(dá)一組信息的 ，條形碼技術(shù)最早產(chǎn)生于 。
我國普遍采用的是 條形碼。這種條形碼由 位數(shù)字組成，前3位數(shù)字表示國家代碼，其中“690”表示 ，最后一位叫 ，用來檢查掃描到的數(shù)字是否有錯誤，這個數(shù)字由前12位數(shù)字按一定規(guī)律計算得到。
（2）二維碼
二維條碼/二維碼（2-dimensional bar code）是用某種特定的幾何圖形按照一定規(guī)律在平面上（二維方向）分布的 詳見的圖形記錄數(shù)據(jù)符號信息，二維碼在為人們的生活提供便利的同時，也帶來了一定的安全隱患，不隨意掃描 或安裝 ，是信息社會的基本常識。
（3）聲音編碼
聲音的頻率一般以 表示，記為 ，指每秒周期性振動的次數(shù)，人耳可以感知到的聲音頻率范圍為 ~ ， 是用來表示聲音強(qiáng)度的單位，記為dB。
將模擬聲音數(shù)字化需要經(jīng)過 、 和 三個過程。
常見的聲音文件類型有 （不壓縮）、 （有損壓縮）、 （微軟自帶）。
（4）圖像編碼
組成 文件大小相對 放大效果 常見格式
位圖
矢量圖
常見的位圖圖像文件格式： （不壓縮，容量大）， （有損壓縮，容量相對小）， （背景可透明，可靜態(tài)可動態(tài)）， （背景可透明）。
色位關(guān)系： ，例如：黑白2色= 位，16色= 位，256色= 位，RGB顏色模式= 位。
（5）視頻編碼
視頻是由靜態(tài)圖像 形成的。彩色電視制式，PAL制式 幀/秒，即每秒播放 幀圖像，NTSC制式 幀/秒，即每秒播放 幀圖像。
（6）數(shù)據(jù)壓縮
由于數(shù)據(jù)量大，不便于存儲與傳輸，往往需要對其進(jìn)行壓縮，壓縮分為 壓縮和無損壓縮：無損壓縮指的是壓縮后的文件可完全還原，如常見的壓縮（打包）軟件rar格式，zip格式都屬于無損壓縮； 指的是壓縮后的文件無法完全還原，如聲音的壓縮格式 ，圖像的壓縮格式 ，視頻的壓縮格式 ，都屬于有損壓縮。
壓縮比= : ，因此，壓縮比一定比1 （選填：大/?。?br/>【第四節(jié) 數(shù)據(jù)管理與安全】
數(shù)據(jù)管理
數(shù)據(jù)管理是利用計算機(jī)硬件和軟件技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效 、 、 和
的過程，其目的在于 。
計算機(jī)數(shù)據(jù)的管理已經(jīng)經(jīng)歷了 、 和 三個階段。
在人們?nèi)粘Ｊ褂玫挠嬎銠C(jī)中，數(shù)據(jù)一般以 的形式存儲。根據(jù)編碼規(guī)則的不同，文件格式也不同，用以區(qū)分不同類型的存儲數(shù)據(jù)，在windows操作系統(tǒng)中，用 來表示某些特定的文件類型。常見文件格式對應(yīng)擴(kuò)展名如下表：
計算機(jī)一般采用 結(jié)構(gòu)來管理文件，在windows系統(tǒng)中，則采用了更為形象的 來管理文件。
每個應(yīng)用程序都有自己的數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)可能在多個文件中重復(fù)出現(xiàn)，造成 。同時數(shù)據(jù)文件之間的相互關(guān)聯(lián)，需要大量的人工干預(yù)，給數(shù)據(jù)的 和 造成不便，這些問題直到 的出現(xiàn)才得以解決。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)基于 數(shù)據(jù)開發(fā)，憑借其數(shù)據(jù) 、 等特點，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會數(shù)據(jù)管理的主要方式。隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)的提高，數(shù)據(jù)量急劇增長，大量 、 數(shù)據(jù)被源源不斷地采集起來，對于這些數(shù)據(jù)，已經(jīng)很難用傳統(tǒng)的 進(jìn)行管理。現(xiàn)在，借助 、 等技術(shù)，數(shù)據(jù)管理水平正不斷提高。
分類 數(shù)據(jù)特點 常見文件
結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)
非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)
半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)安全
威脅數(shù)據(jù)安全的因素有很多，如 、 、 、
、 等，都有可能造成計算機(jī)中數(shù)據(jù)的損壞。
保護(hù)數(shù)據(jù)安全需要保護(hù) 。主要采用主動防護(hù)的手段，如 、數(shù)據(jù)備份、 等手段，保證數(shù)據(jù)的安全。
對于數(shù)據(jù)安全，不僅僅要做好防護(hù)上的安全，還應(yīng)提高 ，如通過數(shù)據(jù)加密、 等方法來提高數(shù)據(jù)的 和完整性。 ，指通過加密算法和加密密鑰將明文變成 ，而解密則是通過 將密文變成明文。數(shù)據(jù)校驗，是為保證數(shù)據(jù)的 進(jìn)行的一種驗證操作，常見的數(shù)據(jù)校驗方法有 、 、 等。
【第五節(jié) 數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)】
大數(shù)據(jù)的概念
大數(shù)據(jù)代表著 的信息資產(chǎn)，需要特定的技術(shù)和分析方法將其轉(zhuǎn)換為價值。大數(shù)據(jù)的本質(zhì)是 。
大數(shù)據(jù)的特征
① 。即 （Volume），大數(shù)據(jù)收集和分析的數(shù)據(jù)量非常大，現(xiàn)在傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、智能終端等每天都在源源不斷地產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。
② 。即 （Velocity），有兩種含義，一是指 。二是指 ，在信息社會中，數(shù)據(jù)往往 變化，數(shù)據(jù)的價值也會隨著時間的推移而變化，只有高效率的數(shù)據(jù)護(hù)理技術(shù)才能充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值。
③ 。即 （Variety），大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來源多，既有 ，也有 。正因為大數(shù)據(jù)來自多種數(shù)據(jù)源，其數(shù)據(jù) 不可能保持一致，各種 、 和 數(shù)據(jù)共存是大數(shù)據(jù)的普遍現(xiàn)象。
④ 。即 （Vaule），大數(shù)據(jù)蘊含著巨大的價值，但因其數(shù)據(jù)量龐大，可能發(fā)揮價值的僅是其中非常小的部分，價值密度相對 。價值密度的高低與數(shù)據(jù)總量的大小成 。
大數(shù)據(jù)思維
大數(shù)據(jù)是一場變革，改變的不僅僅是數(shù)據(jù)，還有人們的思維。
首先，大數(shù)據(jù)要分析的是 ，而不是 。
其次，對于數(shù)據(jù)不在追求 ，而是能夠接受數(shù)據(jù)的 。在大數(shù)據(jù)處理過程中，數(shù)據(jù)的來源多種多樣，這些數(shù)據(jù)可以是 、 、也可以是
。當(dāng)數(shù)據(jù)量大到一定程度時，個別數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確就顯得 。
再次，不一定強(qiáng)調(diào)對事物 ，而是更加注重他們的 。
大數(shù)據(jù)對社會的影響
大數(shù)據(jù)讓生活 ；大數(shù)據(jù)讓決策 ；大數(shù)據(jù)帶來新的 ；大數(shù)據(jù)帶來新的 ，如信息泄露、 等方面社會問題。

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