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第一章 數(shù)據(jù)與信息
Catalogue
目錄
數(shù)據(jù)及其特征
1
隨堂練習(xí)
4
數(shù)據(jù)編碼
2
信息及其特征
3
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數(shù)據(jù)與計(jì)算
PART THREE
數(shù)據(jù)及其特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其特征
隨堂練習(xí)
1.1 數(shù)據(jù)的定義
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
什么是數(shù)據(jù)呢？
https://www./video/BV1vg411C73f t=1.7
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
數(shù)據(jù)是現(xiàn)實(shí)世界客觀事物的符號(hào)記錄，是信息的載體，是計(jì)算機(jī)加工的對(duì)象
1.2 數(shù)據(jù)的基本特征
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
1
2
3
4
在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制的形式存儲(chǔ)和加工。
語(yǔ)義是將數(shù)據(jù)符號(hào)解釋為客觀世界的事物。
數(shù)據(jù)是分散的記錄，分別記錄不同客觀事物的運(yùn)行狀態(tài)。
數(shù)據(jù)記錄的形式是多樣的、可看的、可聽的、可感知的，如圖形、圖像、視頻、音頻、文本等
二進(jìn)制
語(yǔ)義性
分散性
多樣性與感知性
數(shù)據(jù)與計(jì)算
PART THREE
數(shù)據(jù)及其特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其特征
隨堂練習(xí)
2.1 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
模擬信號(hào)(A)：用連續(xù)變化的物理量所表達(dá)的信息
缺點(diǎn)：保密性差；抗干擾能力弱
數(shù)字信號(hào)(D)：離散時(shí)間的信號(hào)的數(shù)字化表示
缺點(diǎn)：占用頻帶較寬,技術(shù)要求復(fù)雜,進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)帶來(lái)量化誤差
2.2 編碼的基本方式
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
標(biāo)準(zhǔn)的ASCII編碼(美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼)使用8個(gè)二進(jìn)制數(shù)(最高位為0)來(lái)表示128個(gè)符號(hào),包括英文大小寫字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、數(shù)字和特殊控制符。
GB2312的前128個(gè)字符與ASCII編碼相同，為了滿足國(guó)內(nèi)在計(jì)算機(jī)中使用漢字的需要,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局發(fā)布了一系列的漢字字符集國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編碼,統(tǒng)稱為GB碼，或國(guó)標(biāo)碼。
如果有一種編碼，將世界上所有的符號(hào)都納入其中，無(wú)論是英文、日文，還是中文等，大家都使用這個(gè)編碼表，就不會(huì)出現(xiàn)編碼不匹配的現(xiàn)象。每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的編碼，亂碼問題就不存在了。這就是Unicode編碼。
文字編碼
單字節(jié)碼：ASCII、莫爾斯碼
雙字節(jié)碼：國(guó)標(biāo)碼(GBK)、統(tǒng)一碼（Unicode）
英文字符的編碼
中文字符編碼
Unicode編碼
2.2 編碼的基本方式
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
圖像編碼
位圖文件：最小單位為像素（光柵點(diǎn)），位圖也稱點(diǎn)陣圖。
圖像量化位數(shù)：也稱圖像顏色深度，是指圖像中每個(gè)像素點(diǎn)記錄顏色所用二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。
BMP位圖文件的大小(單位:字節(jié)B)=文件頭（14）+信息頭（40）+顏色表項(xiàng)（顏色總數(shù)*4，24位無(wú)顏色表項(xiàng)）+圖像分辨率*圖像量化位數(shù) 8（存儲(chǔ)容量）。
其中，顏色數(shù)=2n，n為量化位數(shù)。
圖像分辨率決定清晰度，量化位數(shù)決定了色彩的鮮艷程度，量化位數(shù)為1的圖是黑白圖，量化位數(shù)為24的圖為真彩色圖。
2.2 編碼的基本方式
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
聲音編碼
聲音編碼的過程：采樣、量化、編碼
根據(jù)安奎斯特采樣定理，采樣頻率高于信號(hào)的最高頻率的兩倍，此采樣信息包含了原信號(hào)的全部信息，常用采樣頻率：44.1kHz(CD音質(zhì))、22.05 kHz、11.025 kHz
國(guó)際聲音量化等級(jí)分為256個(gè)，即28=256，用8位二進(jìn)制數(shù)即可表示，最高位表示符號(hào)，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1。
在量化過程中，向下取最接近的量化等級(jí)的數(shù)值。
WAV格式聲音存儲(chǔ)空間（單位：字節(jié)B）=采樣頻率（Hz單位）*量化位數(shù)*聲道數(shù)*時(shí)間（秒） 8（實(shí)際聲音文件的大小要加上44字節(jié)的頭文件）。
壓縮
壓縮分為有損壓縮（不能還原）、無(wú)損壓縮（能還原）。
數(shù)制（計(jì)數(shù)值）的概念
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
常用數(shù)值：十進(jìn)制（D/省略）、二進(jìn)制（B）、八進(jìn)制（O/Q） 、十六進(jìn)制（H）
名稱 數(shù)碼 基數(shù) 位權(quán) 進(jìn)位規(guī)則
二進(jìn)制 0、1 2 2n 逢二進(jìn)一
八進(jìn)制 0~7 8 8n 逢八進(jìn)一
十進(jìn)制 0~9 10 10n 逢十進(jìn)一
十六進(jìn)制 0~9、A~F 16 16n 逢十六進(jìn)一
數(shù)碼：基本數(shù)值大小的不同數(shù)字符號(hào)
基數(shù)：數(shù)碼的個(gè)數(shù)
位權(quán)：某一位數(shù)字所處的位置的價(jià)值
數(shù)制（計(jì)數(shù)值）轉(zhuǎn)換
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
反向取余/正向取整（十進(jìn)制→R進(jìn)制）
整數(shù)部分：除以R反向取余法
小數(shù)部分：乘以R正向取整法
注：并不是所有的十進(jìn)制小數(shù)都能精確地轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制
eg. 35.375D= _____________B
eg. 47.125D= ____________O
100011.011
57.1
數(shù)制（計(jì)數(shù)值）轉(zhuǎn)換
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
乘權(quán)求和法（R進(jìn)制→十進(jìn)制）
把每一位上的值乘以對(duì)應(yīng)的價(jià)值相加
注：二進(jìn)制和十進(jìn)制相互轉(zhuǎn)換可以使用8421拼湊法
eg. 11001100B=______________D
eg. A5 H=_______________D
204
165
數(shù)制（計(jì)數(shù)值）轉(zhuǎn)換
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
分組轉(zhuǎn)換（二進(jìn)制→八/十六進(jìn)制）
二進(jìn)制→八進(jìn)制，每3位一組，并將每組二進(jìn)制分別轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)十進(jìn)制
二進(jìn)制→十六進(jìn)制，每4位一組，并將每組二進(jìn)制分別轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制
eg. 1011010.11 B=__________O
eg. 101101101.011 B=_________H
132.6
16D.6
數(shù)制（計(jì)數(shù)值）轉(zhuǎn)換
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
還組轉(zhuǎn)換法
八進(jìn)制→二進(jìn)制，將每1位八進(jìn)制轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的3位二進(jìn)制
十六進(jìn)制→二進(jìn)制，將每1位十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的4位二進(jìn)制
eg. 47.3 O=_____________B
eg. A5.8 H=_____________B
以二進(jìn)制為中間橋梁（八進(jìn)制<——>十六進(jìn)制）
先還組為二進(jìn)制，再重新分組轉(zhuǎn)換
eg. DA.5C H=____________O
100111.011
10100101.1
332.27
數(shù)據(jù)與計(jì)算
PART THREE
數(shù)據(jù)及其特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其特征
隨堂練習(xí)
3.1 信息的定義
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
什么是信息？
信息是經(jīng)過加工處理的、具有意義的數(shù)據(jù)。
擴(kuò)展：
構(gòu)成世界的三要素：物質(zhì)，能源，信息
控制論的創(chuàng)始人維納：信息是區(qū)別與物質(zhì)和能量的第三類資源（本質(zhì)）
信息論的創(chuàng)始人克勞德·香農(nóng)：信息是用來(lái)消除不確定性的東西（作用）
中國(guó)信息論專家鐘義信：信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式，也就是事物在時(shí)間和空間中運(yùn)動(dòng)的態(tài)勢(shì)和規(guī)律（內(nèi)涵）
3.2 信息的基本特征
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
普遍性
只要有事物運(yùn)動(dòng)，有數(shù)據(jù)存在，就會(huì)有信息存在。
傳遞性
信息的傳遞打破了時(shí)間和空間的限制。
共享性
信息作為一種資源，通過交流可以在不同個(gè)體或群體間共享。
時(shí)效性
信息不是一成不變的，會(huì)隨著客觀事物的變化而變化。
真?zhèn)涡?br/>人們接收到的信息，并不都是對(duì)事物的真實(shí)反映。
價(jià)值相對(duì)性
信息作為一種特殊的資源，具有相應(yīng)的使用價(jià)值，但信息使用價(jià)值的大小是相對(duì)的。
依附性和可處理性
各種信息必須依附一定的圖像、文字、聲音等符號(hào)才能夠表現(xiàn)出來(lái)，為人們所接收，并按照某種需要進(jìn)行處理和存儲(chǔ)；信息經(jīng)過分析和處理，會(huì)產(chǎn)生新的信息，使信息得到增值。
3.3 信息的存儲(chǔ)單位
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
位 (bit,b)：計(jì)算機(jī)中的信息表示或處理的最小單位
字節(jié) (Byte,B)：計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)容量的基本單位
機(jī)器字 (字,Word)：CPU一次性傳輸、運(yùn)算或處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)
字長(zhǎng) (字的長(zhǎng)度)：CPU一次性傳輸、運(yùn)輸或處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)
基本概念
存儲(chǔ)容量單位的換算
1Byte = 8bit (即8位二進(jìn)制) = 2位十六進(jìn)制
1024Byte=1KB（千字節(jié)） 1024KB=1MB（兆字節(jié)）1024MB=1GB（吉字節(jié)） 1024GB=1TB（太字節(jié)）1024TB=1PB（拍字節(jié)）
數(shù)據(jù)與計(jì)算
PART THREE
數(shù)據(jù)及其特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其特征
隨堂練習(xí)
4 隨堂練習(xí)
工作回顧
數(shù)據(jù)及其
特征
數(shù)據(jù)編碼
信息及其
特征
隨堂練習(xí)
21.如圖所示是一個(gè)“大”字的8×8信息編碼點(diǎn)陣圖，假設(shè)空方塊用“0”表示，黑方塊用“1”表示，試分析并回答下列問題。
(1)點(diǎn)陣圖第3行從左向右用“0”和“1”表示的信息編碼是________________
(2)該字的表示方法是點(diǎn)陣圖還是矢量圖 _____________
(3)只修改一行編碼就可以將原圖的“大”字改成“人”字，應(yīng)修改第_____ 行，修改后的編碼是______________________
謝謝大家

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