資源簡介

第 3 單 元　認識數據
3.1數據編碼
編碼是信息從一種形式或格式轉換為另一種形式或格式的過程。計算機的編碼是指用預先規定的方法將文字、數字或其他對象編成可以存儲在計算機里的數值。
1.模擬信號與數字信號
按照取值特征，可以將信號分為模擬信號和數字信號。
（1）模擬信號：其值被稱為模擬數據，用傳感器直接獲得的信號，如聲音、溫度和壓強等。
特征：模擬信號的值是隨時間而連續變化的，波形光滑。
（2）數字信號：其值被稱為數字數據，直接用計算機所能理解的二進制表示，方便計算機進行處理。
特征：數字信號隨時間的變化是非連續的，可以由模擬信號轉換得來。
2.聲音的數字化
聲音的數字化：是指將模擬聲音數據轉換為數字數據的過程。
將模擬聲音數據轉換為數字數據的過程：采樣→量化→編碼。
3.二進制與數制轉換
計算機外部的各種形式的數據經過編碼后，都以二進制的形式存儲在計算機中。
二進制數只有0和1這兩個數字符號，其計數特點是“逢二進一”。
計算機中存儲數據的最小單位是二進制位，用比特（bit）表示。1比特能表示兩種（21）狀態（即0或1），2比特可以表示00、01、10、11四種（22）狀態，3比特可表示八種（23）狀態……計算機存儲數據的基本單位是字節（Byte，簡寫為B），8比特構成1字節，1字節二進制數可表示28（256）種狀態。
在二進制數中，每一個數字在不同位置上具有不同的權值，各位上的權值是基數2的若干次冪，如二進制數10010，5個位置上的權值從右往左可以表示為： 20、21、22、23、24。
將二進制轉換為十進制數時，只要將二進制數的每位上的數字與其對應位置的權值相乘，然后求和即可。如10010（2） ＝ 1×24＋0×23＋0×22＋1×21＋0×20 ＝18（10）。
將十進制非負整數轉換為二進制數，可使用短除法，即“除二取余”法。例如，把將十進制整數18轉換為二進制的過程，方法如下：
18（10）＝10010（2）
由于二進制數位數較多、書寫不便，故常改用十六進制數表示。十六進制需要使用16個不同的基本數字，除了阿拉伯數字0到9外，一般用字母A到F（或a～f）依次表示后續數字（相當于十進制數中的10～15）。十六進制的基本計數規則是“逢十六進一”，即F＋1＝10。
R進制（R≥2）非負整數轉換成十進制數采用“按權展開求和法”。
十進制非負整數轉換成R進制數（R≥2）采用“除R取余法”。
Python中的非十進制表示方式：
二進制：用“0b”作為前綴，表示一個二進制數值。
八進制：用“0o”作為前綴，表示一個八進制數值。
十六進制：用“0x”作為前綴，表示一個十六進制數值。
Python中的進制轉換函數：
bin（）：將一個整數轉換為對應二進制數的函數。
oct（）：將一個整數轉換為對應八進制數的函數。
int（）：根據一個字符串或浮點數創建一個新的整數的函數。
hex（）：將一個整數轉換為對應十六進制數的函數。
4.文本數據的編碼
文本數據是用來表示一定意思的一系列字符，包括字母、數字、標點符號、漢字等。
文本數據字符最為典型的兩種編碼方案是ASCII碼和Unicode碼。
（1）ASCII碼（American Standard Code for Information Interchange，美國信息交換標準碼）
ASCII碼用7位（標準ASCII碼）或8位（擴展ASCII碼）二進制數表示一個字符，集中定義了大小寫英文字母、標點符號和數字等字符和符號，共128個。計算機內部用一個字節來存放一個ASCII碼字符，最高位用0表示，如“A”的ASCII編碼為01000001，即65。
常用的ASCII碼
ASCII碼（十進制） 字符
0—31 控制字符或通信專用字符（不可見）
32 空格
48—57 數字0～9
65—90 大寫英文字母A～Z
97—122 小寫英文字母a～z
其他 英文標點符號、運算符號、括號等
（2）Unicode碼
Unicode是為了解決傳統的字符編碼方案的局限而產生的。例如，它可以用兩個字節來表示一個符號，也可以用更多字節來對字符進行編碼。Unicode字符集，是全球可以共享的編碼字符集，涵蓋了世界上主要文字的字符，其中包括簡、繁體漢字，共計74 686個漢字。
圖像數據（如顏色）的數字化，也需要先進行采樣，但不同的是，圖像數據是在空間上的變化，而不是在時間上的變化。
視頻是圖像（稱為幀）在時間上的表示，一段視頻就是一系列的幀連續播放而形成的，同時視頻往往也有伴音。由于視頻常常數據量很大，往往需要壓縮存儲，以便傳播。
1.下面選項中屬于數字信號的是（　　）。
A.膠卷上記錄的照片　　B.電話線中傳輸的信號
C.錄音磁帶上記錄的信號　　D.計算機中的圖片文件
2.下列信號中屬于數字信號的是（　　）。
A　　B
C　　D
3.聲音信息數字化的兩個主要過程是（　　）。
A.編碼、存儲　　B.壓縮、采樣
C.采樣、量化　　D.量化、壓縮
4.小明錄制了一段時長為4分鐘、采樣頻率為44.1KHz、量化位數為8位、單聲道的無壓縮音頻，需要占用的存儲空間大約是（　　）MB。
A.20　　B.10　　C.40　　D.5
5.下列關于ASCII碼的描述中，錯誤的是（　　）。
A.（美國信息交換標準碼）用7位（標準ASCII碼）或8位（擴展ASCII碼）二進制數表示一個字符
B.標準ASCII碼字符集中定義了大小寫英文字母、標點符號和數字等字符和符號，共128個
C.計算機內部用一個字節來存放一個ASCII碼字符，最高位用0表示
D.“A”的ASCII碼為01000001，即65，“a”的ASCII碼與“A”的相同
6.在GB2312編碼方案中，存儲一個漢字需要占用（　　）空間。
A.1B　　B.2B　　C.1KB　　D.2b
7.下列字符中，ASCII碼值最大的是（　　）。
A.a　　B.A　　C.Y　　D.x
8.“A”的ASCII碼為01000001，“B”的ASCII碼為（　　）。
A.01000000　　B.01000010
C.01000011　　D.01000100
9.十進制數17轉換成二進制數是（　　）。
A.（11000）2　　B.（10001）2
C.（10010）2　　D.（10111）2
10.將二進制數101011轉換成十進制數是（　　）。
A.45　　B.46　　C.43　　D.47
3.2數據與結構
利用計算機解決問題的過程，就是將問題中的已知數據輸入計算機進行計算，然后輸出結果數據的過程。為了方便對數據進行處理，我們可以選擇合適的軟件工具，根據問題的需要為數據抽象出合適的數據類型，然后對數據進行組織和計算。
1.數據類型
數據類型是用來定義一系列值及應用于這些值的一系列操作。如Python語言中的整數、浮點數、字符串、布爾等數據類型。
大多數程序設計語言都定義了兩種數據類型，即簡單數據類型和復合數據類型。
簡單數據類型：不能分解為更小的數據類型，如整數、浮點數、字符串、布爾類型。
復合數據類型：由簡單數據類型或復合數據類型組成，如列表、字典等。
常見數據類型：
（1）整數（int）
作用：表示人的年齡等。
定義方式：age＝18 或者 age＝int（18）
使用方法：加減乘除、邏輯判斷（大于、小于）
（2）浮點數（float）
作用：表示身高、體重等。
定義方式：salary＝2.1 或者 salary＝float（2.1）
使用方法：加減乘除、邏輯判斷（大于、小于）
（3）字符串（str）
作用：表示名字、愛好等。
定義方式：name＝ tom 或者name＝str（ tom ）
使用方法：字符串只能＋、*和邏輯比較，如果字符串內有引號，則包裹字符串的引號和字符串內部的引號不能相同。字符串的乘法只能乘以數字。字符串比較大小，按照ASCII碼值進行比較。
（4）布爾類型（bool）
作用：用于判斷條件結果。
定義方式：True、False通常不會直接引用，需使用邏輯運算得到結果。
使用方法：一般用在判斷語句的返回值中。 比如 if 1＜3 ： print（1），1＜3 為真（True）所以會執行if 里的語句塊，輸出1。
（5）列表（list）
作用：存放多個值，如多個愛好。
定義方式：hobby_list＝[ sing ， jump ， rap ， basketball ]
使用方法：根據索引來引用列表里的元素。如：hobby_list[0]＝ sing 。
（6）字典（dict）
作用：用來存取多個值，按照key：value的方式存值，取的時候可以通過key而非索引去取值，key對value具有描述性的作用。存放數據的種類各種各樣并且數據較多的時候可以使用字典。
定義方式：在{}內用逗號分隔開多個元素，每一個元素都是key：value的格式，其中value是任意格式的數據類型，key由于具有描述性的作用，所以key通常是字符串類型。如user_info＝{ name ： tom ， age ：19}。
使用方法：字典取值方式不再依賴于索引，而是依賴于key，通過[key]即可獲取key對應的value值。如 user_info[ name ] ＝ tom 。
2.數據結構
數據結構是指存在特定關系的數據元素的集合。在解決有些問題時，一些相關聯的數據將集中在一起，形成一個數據的集合，這種集合能夠單獨或作為一個整體被訪問和處理。常見的數據結構有線性數據結構和非線性數據結構。
3.線性數據結構
線性數據結構又稱為線性表。在線性表中，除首元素沒有前趨元素、尾元素沒有后繼元素外，其他元素都只有一個前趨元素和一個后繼元素。線性表中數據元素之間是一對一的關系。如下圖所示：
·隊列
隊列是一種有限制（先進先出）的線性結構。它的數據元素只能在一端依次添加（進隊），在另一端依次刪除（出隊）。
在Python語言中，對列表的操作通常有如下方法：pop（0）方法可以刪除列表的首元素，append方法可以在列表尾部添加一個數據元素，insert方法可以用于實現在中間插入元素，count方法可以統計元素出現的次數，len可以獲取列表的長度。
4.非線性數據結構
·樹結構
樹結構是一種具有層次關系的非線性結構，樹是由n（n大于等于0）個節點組成的有限集合。
（1）空樹：若n＝0，則稱為空樹。
（2）非空樹：任何一個非空樹均滿足以下兩個條件：①僅有一個稱為根的節點；②當n＞0時，其余節點可分為m（m大于等于0）個互不相交的有限集合。
（3）子樹：非空樹中的每個集合又是一棵樹，稱為根的子樹。
（4）根節點、子樹的根節點、父節點：如圖中A為根節點，B、D為A的子樹的根節點，B是E、F、G的父節點。
（5）樹結構中數據元素之間是一對多的關系。
·圖結構
圖結構是指由一組節點（稱為頂點）和一組節點間的連線（稱為邊或弧）構成的一種數據結構。
（1）圖結構中的每個頂點都可以與其他頂點有邊相連。
（2）邊是頂點和頂點之間的連線，可以是有向的，也可以是無向的。
（3）相鄰頂點：由一條邊連接在一起的頂點稱為相鄰頂點。
（4）圖結構中數據元素之間是多對多的關系。
在樹形結構中，結點間具有分支層次關系，每一層上的結點只能和上一層中的至多一個結點相關，但可能和下一層的多個結點相關。
在圖形結構中，任意兩個結點之間都可能相關，即結點之間的鄰接關系可以是任意的。
1.下列選項中，具有線性結構的數據結構是（　　）。
A.圖　　B.樹　　C.堆　　D.隊列
2.隊列的插入操作是在（　　）進行的。
A.隊尾　　B.隊首　　C.隊列任意位置 D.隊首元素后
3.依次在初始為空的隊列中插入元素a、b、c、d以后，緊接著做了兩次刪除操作，此時的隊首元素是（　　）。
A.a　　B.b　　C.c　　D.d
4.樹最適合用來表示（　　）。
A.有序數據元素　　B.無序數據元素
C.元素之間具有分支層次關系的數據　　D.元素之間無聯系的數據
5.下列數據結構中，哪種數據元素之間是多對多的關系？（　　）
A.隊列　　B.圖結構　　C.樹結構　　D.棧
3.3數據與系統
在人們的日常生活、學習和工作中，大多數問題是包含多種數據間關系的復雜問題。要解決這些復雜問題，就需要把數據存儲在系統中，以使其發揮更大的作用。
1.圖形用戶界面（Graphical User Interface，GUI）
圖形用戶界面又稱為圖形用戶接口，是指采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面。在Python語言中，tkinter是實現圖形用戶界面的模塊，可以快速創建GUI應用程序。方法如下：
（1）導入tkinter模塊（from tkinter import *）；
（2）運用相應代碼創建交互對象（如矩形容器Frame、文本框Entry、命令按鈕Button、文本標簽Label等）。
2.文件
文件是存儲在外存儲設備中的相關數據的集合。
3.數據庫
數據庫是以一定的組織方式存儲在計算機中的相互關聯的數據集合。
數據庫文件中數據之間的關聯有多種模型，如層次模型、網狀模型和關系模型。其中，基于二維表的關系模型是最常用的。
4.數據表
在數據庫中，數據是以二維表的形式組織存儲的，稱為“表”。
一個表中的一列稱為一個字段；表中的一行稱為一條記錄；表中可以唯一確定一條記錄的字段稱為主鍵。
在Python語言中，對數據表的操作有：插入、刪除和更新等。
5.數據庫管理系統（Database Management System，DBMS）
數據庫管理系統是定義、創建、維護數據庫的一種工具，它允許用戶管理和控制數據庫中的數據。
常見的數據庫管理系統有Sybase、ORACLE、MySQL、Access等。
6.數據庫系統
數據庫系統是由數據庫、數據庫管理系統（及其應用開發工具）、數據庫應用系統、數據庫管理員和用戶組成的存儲、管理、處理和維護數據的系統。
數據庫主要用于存儲數據，需要足夠大的內存儲器和外存儲器等硬件平臺的支持。軟件部分除了操作系統（OS）和數據庫管理系統（DBMS）外，還包括支持特定應用環境開發的軟件工具以及開發完成的數據庫應用系統。
數據庫應用系統的設計一般包括系統總體結構設計、代碼設計、數據庫（文件）設計、輸入/輸出（I/O）設計、模塊功能與處理過程設計等步驟。
1.在Access數據庫中建立“在校學生信息統計表”時，其中“出生日期”字段的屬性為（　　）。
A.數字　　B.短文本
C.日期/時間　　D.自動編號
2.在Access 2016中，修改數據庫表中的字段類型可在（　　）視圖下進行。
A.數據庫表　　B.SQL　　C.頁面　　D.設計
3.在數據庫文件中數據的關聯模型有多種，下列基于哪種模型是最常用的（　　）。
A.層次　　B.網狀
C.二維表關系　　D.記錄
4.數據庫管理系統是一種操縱和管理數據庫的大型軟件，用于建立、使用和維護數據庫，下列選項中不屬于數據庫系統的是（　　）。
A.Foxpro　　B.Access　　C.Linux　　D.Sybase
5.疫情期間，小明同學利用在線學習平臺成功注冊一個賬號的過程，實質上是對平臺數據庫進行（　　）。
A.創建一個表　　B.添加一條記錄
C.創建一個數據庫　　D.刪除一條記錄
3.4加密與解密
數據應用既為我們帶來便利，同時也存在許多安全隱患，如未經許可數據被復制、篡改、暴露或破壞。因此，在數據傳輸、交換、存儲和處理的過程中，我們必須采取相應的策略進行數據保護，確保信息的完整、可用、保密和可靠。
1.密碼
密碼是指用來核對用戶ID，以驗證用戶就是本人的一組字符。
2.創建安全密碼的一般技巧
（1）使用長度不少于8個字符的密碼。密碼長度越長，越不容易被破解。
（2）在可能的情況下，盡量使用字母、數字和特殊字符（如：&、#）相結合的密碼。
（3）不要使用電話號碼、身份證號碼或生日等信息作為密碼。
（4）不要使用整個用戶ID或用戶ID的一部分作為密碼。
（5）不要使用字典中能找到的詞語作為密碼，即使是字母次序顛倒過來的常用詞語也不可以。
為保障數據安全，還可采取限制登錄嘗試次數、使用驗證碼、使用用戶的具有排他性的自然特征（如指紋、人臉等）作為身份驗證依據等措施。
3.加密
加密就是將原始信息（數據）隱匿起來，使之在缺少特殊信息（數據）時不可讀。
加密前的原始信息（或數據）稱為明文。
加密后的信息（或數據）稱為密文。
將密文還原成明文的過程稱為解密（或解碼）。
4.加法密碼
加法密碼又稱移位密碼。在加法密碼算法中，明文中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一個固定數目進行偏移后被替換成密文。愷撒密碼就是加法密碼的典型代表，是一種最為古老的對稱加密體制。
加密算法操作中的一組數字被稱為密鑰。比如，愷撒密碼的密鑰為3，加密和解密使用同一個密鑰，被稱為對稱加密體制。
·2017年6月1日起施行的《中華人民共和國網絡安全法》明確要求網絡運營者應當按照網絡安全等級保護制度的要求，履行安全保護義務，保障網絡免受干擾、破壞或者未經授權的訪問，防止網絡數據泄露或者被竊取、篡改。
·《中華人民共和國刑法》第285條至第287條，對非法侵入計算機信息系統，對計算機信息系統功能進行刪除、修改、增加、干擾，造成計算機信息系統不能正常運行，利用計算機實施金融詐騙、盜竊、貪污、挪用公款、竊取國家秘密等行為進行了量刑定罪。
1.常采用數據加密技術來防止信息系統中的數據被破壞，下列說法中錯誤的是（　　）。
A.數據加密是通過加密算法和加密密鑰將明文轉變為密文
B.數據解密則是通過解密算法和解密密鑰將密文轉換為明文
C.為了確保加密與解密可逆，加密與解密的密鑰必須相同
D.量子密鑰是目前人類最安全的加密方式
2.數據加密是一種信息安全技術。下列關于數據加密的說法中錯誤的是（　　）。
A.數據加密是利用密碼技術對信息進行加密，實現信息隱蔽
B.凱撒密碼是一種加密技術
C.數據加密技術主要分為對稱加密和非對稱加密
D.現在的數據加密技術很成熟，加密后的數據不會泄露
3.選項中下列不適合作為密碼使用的是（　　）。
A.ui7#*1r　　B.@*yh637jk
C.20210204　　D.cGyh09%h
4.在銀行自動柜員機上取款時，計算機要求輸入密碼，這屬于網絡安全技術中的（　　）。
A.防火墻技術　　B.加密傳輸技術
C.病毒防治技術　　D.身份認證技術
5.二維碼的應用范圍日益擴大，如火車票、微信等。下列關于二維碼技術的敘述中錯誤的是（　　）。
A.按一定規律分布在平面上的黑白相間的幾何圖形上記錄數據符號信息
B.通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識讀以獲取相關信息
C.二維碼的應用極大地提高了數據采集和信息處理的速度
D.二維碼比普通條形碼信息容量小，保密性差
第3單元
3.1　1.D　2.D　3.C　4.B　5.D　6.B　7.D　8.B　9.B　10.C
3.2　1.D　2.A　3.C　4.D　5.B
3.3　1.C　2.D　3.C　4.C　5.B
3.4　1.C　2.D　3.C　4.D　5.D

展開更多......

收起↑