資源簡介

《數據與計算》知識點
一、數據與信息、知識的概念、特征和關系【1.1我們身邊的數據】。
1、數據是除了數字以外，還有文字，圖像，聲音圖形和視頻等信息。
2、數據有一些是固定不變的，有些是不斷變化的，有些是隨機出現的。
3、數據是信息的符號表示，信息是數據的內涵。數據是描述描述事物的符號記錄，是信息的載體。
4、信息的特征：載體依附性、價值性、時效性、共享性。
5、知識是信息經過加工提煉后而形成的抽象產物，知識是一類高級的抽象的，而且具有普遍適應性的信息。
6、數據是對事物屬性的客觀記錄，信息是經過組織的，有結構的數據，知識是經過人的思維整理后的信息，數據形象價值標準以及社會的其他符號化產物。
【學業要求】學生能夠描述數據與信息的基本特征
二、數據編碼的基本方式【3.1數據編碼】
1、可以將信號按照取值的特征，分為模擬信號和數字信號。
2、用傳感器直接獲得的信號一般為模擬信號。模擬信號的值稱為模擬數據。模擬信號的值隨時間連續變化，波形光滑。
3、數字信號隨時間的變化是非連續的。數字信號可以由模擬信號轉換得來，直接用計算機所能理解的二進制表示，以方便計算機進行處理。
4、模擬信號，通過采樣，量化、編碼等步驟，可以轉換成數字信號。
5、二進制與數字的轉換，除2取余法。按r進制非負整數轉換成10進制，采用的是按權展開求和法。
6、文本數據的編碼，也稱字符編碼，其中ASCII（128個）和unicode是最典型的兩種編碼。
【學業要求】知道數據編碼的基本方式及進制轉換
三、數據處理的過程分為數據采集、數據整理、數據分析和數據呈現。
1、數據收集的方法有直接數據和間接數據。直接數據的收集方法，如調查法，訪談法，觀察法，實驗法等。間接數據，一般都已經加工處理，使用起來更加方便，查閱文獻資料，瀏覽權威網站，利用搜索引擎進行檢索。
2、數據整理通過去重、補漏、刪除重復的數據、補全缺失數據和校正錯誤的數據。
3、數據分析是指適當的統計分析方法，對數據進行分析提起有用信息并形成結論的過程。
4、數據分析的基本方法，有對比分析法，平均分析法，結構分析法。
5、數據可視化是以圖形、圖像和動畫等方式更加直觀生動的呈現數據及數據分析的結果，揭示數據之間的關系趨勢和規律等。圖表是最常用的數據可視化表達方式之一。
四、程序設計語言經歷了機器語言（二進制0 1）->匯編語言->高級語言的發展過程。
五、算法與程序設計【2編程計算】
1、算法描述方法：自然語言、流程圖、代碼
2、流程圖： 起止框 輸入/輸出框 處理框 判斷框 流程線
連接符
3、算法三種基本結構：順序、分支、循環（流程圖21）
4、變量、常量的命名原則：①開頭：只能是字母、漢字、下劃線；②組成：字母、漢字、數字、下劃線；③區分大小寫；④不能用保留字。27
5、數據類型：整數int、浮點數float、字符串str、列表list、布爾bool 字符串要加雙引號或單引號，例：name=’Wu haiqing’31
6、數據結構：
①邏輯結構：
a.線性數據結構：隊列（先進先出）、棧（先進后出）
b.非線性結構：樹（一對多）、圖（多對多）、集合
②物理結構：
順序、鏈式、索引、散列
7、特征：有窮性、確切性、輸入項、輸出項、可行性（一定有輸出，可以無輸入）。
六、輸入和輸出語句（算法與程序設計中至少要有一個輸出）30
1、輸入語句
①格式：變量=input(“提示輸入內容” )
②特別說明：input()系統默認輸入的數據類型為字符串，如需輸入的為非字符串，則要進行類型轉換
例：r=float(input(“請輸入圓的半徑”))
2、輸出語句
①格式：print( )
②多個內容用 , 號分隔。輸出后會光標會換下一行。
例：print(“hello”,name)
③如不換行，則加end=""，例：print(“hello”,name, end="") 39
④強制換行：print( )
⑤如要固定寬度和格式輸出各個數據，如需輸出2*3= 6，print('{0:1}*{1:1}={2:2}'.format(2,3,2*3))
format( )函數是控制格式化輸出的函數。
七、賦值語句28
1、格式：變量=表達式 功能：將右邊表達式的值賦值給左邊的變量
例 ①PI=3.14159 #將3.14159賦值給變量PI
②a=b=1 #給變量a,b都賦值1
③a,b,c=1,2,3 #分別對應給a,b,c賦值1,2,3
④a,b=b,a #a,b變換值
c+=a #c=c+a
⑦colors=[“red”,”yellow”,”green”] #對列表colors賦值 colors[0]=”red” ， colors[1]=” yellow” ， colors[2]=” green”
特別說明：Python不能使用未先被賦值的變量
2、注釋符：#22
不參與程序執行，用于說明代碼的功能，提高程序的可讀性
3、運算符28
①算術運算：加(+)、減(-)、乘(*)、冪(**)、除(/)、整除(//)、取模(%)
②關系運算(條件)：真或假的值 相等(==)、大于等于(>=)、不等于(!=) 32
例：0<=num<=6
③邏輯運算(條件)：真或假的值 非(not)、與(and)、或(or)
④表達式書寫：乘號不可省略；只用圓括號；寫在一條水平線上(1個符號1個格)；特殊運算符調用庫和相應函數計算。
例：求x的平方根：math.sqrt(x)
4、函數44
①使用系統函數
格式：import 模塊名 [as 自取別名]
函數的調用：模塊名.函數名(參數)
特別說明： Python 的模塊95和常用函數46
例：a.標準庫有time、random、math
import time
time.sleep(2) #延時2秒
import random
num=random.randint(1,50) #隨機產生一個[1，50]之間的整數
print(‘抽到的學號：’,num)
b.模塊：numpy計算庫和matplotlib繪圖庫95
import numpy as np#加載numpy模塊并取別名為np
x=np.arange(0,2*np.pi,0.01)#調用模塊里的arange和sin函數
y=np.sin(x)
②用戶自定義函數
格式：def 函數名(參數):
語句或語句組
return 返回值
函數的調用：函數名(參數)
特別說明：參數是用來向函數傳遞值，多個參數用 , 隔開。Return將值返回給調用者，結束函數。
八、分支結構32
1、格式：(注意縮進)
單分支：if 條件:
語句或語句組
雙分支：if 條件:
語句或語句組A
else:
語句或語句組B
多分支：if 條件:
語句或語句組
elif 條件:
語句或語句組 …….
else:
語句或語句組
例子：BMI指數、密碼登錄、輸入數值判斷、剪刀石頭布游戲、閏年判斷、
水仙花、五角星、玫瑰花數的判斷。
九、循環結構36
1、計數循環（注意：列表后的 ：和縮進 ）
①格式：for 循環變量 in 列表:
語句或語句組
例：for i in ['red','yellow','blue',"green"]:
print(i)
②用函數range( )生成列表36
range(3)是生成[0,1,2]的3個數的列表
range(1,5)是生成[1,2,3,4]的4個數的列表
range(1,11,2)是生成[1,3,5,7,9]等差為2的列表
例：for I in rang(11):
print(i)
2、條件循環（注意：條件后的 ： 和縮進）
①格式：while 條件:
語句或語句組
例：s=0
n=1
while n<=100:
s=s+n
n=n+1
print(s) #求1+2+3+……+100
3、循環次數一定時使用計數循環，未知使用條件循環，只有當條件成立才執行循環體。
4、while 1：#是死循環，按CTRL+C退出循環。
十、計算機解決問題的思路
1、枚舉法（窮舉算法）->解決問題的一般結構：循環+判斷90
①練習：百雞百錢問題、韓信點兵（4位數密碼破譯）問題、判斷誰說真話問題。
2、迭代法（輾轉法）98
①練習：斐波那契數列、求解最大公約數問題
②三個關鍵步驟：a.確定迭代變量
b.建立迭代關系式
c.對迭代過程進行控制
十一、計算
1、1Byte（字節）=8bit（比特） 1T=210G=210*210M=210*210*210K=210*210*210*210B
錄制一段時長1分鐘、采樣頻率為44.1kHz、量化位數為16位、雙聲道的Wave格式音頻，其存儲容量約為：
采樣頻率44.1kHz，量化位數16位，意味著每秒采集數據44.1k個，每個數據占2字節（16位=16b=2B），這是一個聲道的數據，雙聲道再乘以2，最后結果再乘以60秒，就是44.1×1000×2×2×60=10584000字節，1MB=1024×1024=1048576字節，所以一分鐘的存儲容量為10584000/1048576=10.09MB，約為10.1MB
圖像數字化后儲存文件大小=分辨率*色彩位數/8（單位：字節B） 分辨率=X方向像素數*Y方向像素數
長和寬為1024*768像素的24位色彩深度的圖像，需要多少字節（約？MB）空間存儲文件？一個512M的SD卡能存儲多少張這樣的照片？
1024*768*24/8=2359296 B
2359296 B/（1024*1024）=2.25 MB

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