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《数据与计算》知识点
一、数据与信息、知识的概念、特征和关系【1.1我们身边的数据】。
1、数据是除了数字以外，还有文字，图像，声音图形和视频等信息。
2、数据有一些是固定不变的，有些是不断变化的，有些是随机出现的。
3、数据是信息的符号表示，信息是数据的内涵。数据是描述描述事物的符号记录，是信息的载体。
4、信息的特征：载体依附性、价值性、时效性、共享性。
5、知识是信息经过加工提炼后而形成的抽象产物，知识是一类高级的抽象的，而且具有普遍适应性的信息。
6、数据是对事物属性的客观记录，信息是经过组织的，有结构的数据，知识是经过人的思维整理后的信息，数据形象价值标准以及社会的其他符号化产物。
【学业要求】学生能够描述数据与信息的基本特征
二、数据编码的基本方式【3.1数据编码】
1、可以将信号按照取值的特征，分为模拟信号和数字信号。
2、用传感器直接获得的信号一般为模拟信号。模拟信号的值称为模拟数据。模拟信号的值随时间连续变化，波形光滑。
3、数字信号随时间的变化是非连续的。数字信号可以由模拟信号转换得来，直接用计算机所能理解的二进制表示，以方便计算机进行处理。
4、模拟信号，通过采样，量化、编码等步骤，可以转换成数字信号。
5、二进制与数字的转换，除2取余法。按r进制非负整数转换成10进制，采用的是按权展开求和法。
6、文本数据的编码，也称字符编码，其中ASCII（128个）和unicode是最典型的两种编码。
【学业要求】知道数据编码的基本方式及进制转换
三、数据处理的过程分为数据采集、数据整理、数据分析和数据呈现。
1、数据收集的方法有直接数据和间接数据。直接数据的收集方法，如调查法，访谈法，观察法，实验法等。间接数据，一般都已经加工处理，使用起来更加方便，查阅文献资料，浏览权威网站，利用搜索引擎进行检索。
2、数据整理通过去重、补漏、删除重复的数据、补全缺失数据和校正错误的数据。
3、数据分析是指适当的统计分析方法，对数据进行分析提起有用信息并形成结论的过程。
4、数据分析的基本方法，有对比分析法，平均分析法，结构分析法。
5、数据可视化是以图形、图像和动画等方式更加直观生动的呈现数据及数据分析的结果，揭示数据之间的关系趋势和规律等。图表是最常用的数据可视化表达方式之一。
四、程序设计语言经历了机器语言（二进制0 1）->汇编语言->高级语言的发展过程。
五、算法与程序设计【2编程计算】
1、算法描述方法：自然语言、流程图、代码
2、流程图： 起止框 输入/输出框 处理框 判断框 流程线
连接符
3、算法三种基本结构：顺序、分支、循环（流程图21）
4、变量、常量的命名原则：①开头：只能是字母、汉字、下划线；②组成：字母、汉字、数字、下划线；③区分大小写；④不能用保留字。27
5、数据类型：整数int、浮点数float、字符串str、列表list、布尔bool 字符串要加双引号或单引号，例：name=’Wu haiqing’31
6、数据结构：
①逻辑结构：
a.线性数据结构：队列（先进先出）、栈（先进后出）
b.非线性结构：树（一对多）、图（多对多）、集合
②物理结构：
顺序、链式、索引、散列
7、特征：有穷性、确切性、输入项、输出项、可行性（一定有输出，可以无输入）。
六、输入和输出语句（算法与程序设计中至少要有一个输出）30
1、输入语句
①格式：变量=input(“提示输入内容” )
②特别说明：input()系统默认输入的数据类型为字符串，如需输入的为非字符串，则要进行类型转换
例：r=float(input(“请输入圆的半径”))
2、输出语句
①格式：print( )
②多个内容用 , 号分隔。输出后会光标会换下一行。
例：print(“hello”,name)
③如不换行，则加end=""，例：print(“hello”,name, end="") 39
④强制换行：print( )
⑤如要固定宽度和格式输出各个数据，如需输出2*3= 6，print('{0:1}*{1:1}={2:2}'.format(2,3,2*3))
format( )函数是控制格式化输出的函数。
七、赋值语句28
1、格式：变量=表达式 功能：将右边表达式的值赋值给左边的变量
例 ①PI=3.14159 #将3.14159赋值给变量PI
②a=b=1 #给变量a,b都赋值1
③a,b,c=1,2,3 #分别对应给a,b,c赋值1,2,3
④a,b=b,a #a,b变换值
c+=a #c=c+a
⑦colors=[“red”,”yellow”,”green”] #对列表colors赋值 colors[0]=”red” ， colors[1]=” yellow” ， colors[2]=” green”
特别说明：Python不能使用未先被赋值的变量
2、注释符：#22
不参与程序执行，用于说明代码的功能，提高程序的可读性
3、运算符28
①算术运算：加(+)、减(-)、乘(*)、幂(**)、除(/)、整除(//)、取模(%)
②关系运算(条件)：真或假的值 相等(==)、大于等于(>=)、不等于(!=) 32
例：0<=num<=6
③逻辑运算(条件)：真或假的值 非(not)、与(and)、或(or)
④表达式书写：乘号不可省略；只用圆括号；写在一条水平线上(1个符号1个格)；特殊运算符调用库和相应函数计算。
例：求x的平方根：math.sqrt(x)
4、函数44
①使用系统函数
格式：import 模块名 [as 自取别名]
函数的调用：模块名.函数名(参数)
特别说明： Python 的模块95和常用函数46
例：a.标准库有time、random、math
import time
time.sleep(2) #延时2秒
import random
num=random.randint(1,50) #随机产生一个[1，50]之间的整数
print(‘抽到的学号：’,num)
b.模块：numpy计算库和matplotlib绘图库95
import numpy as np#加载numpy模块并取别名为np
x=np.arange(0,2*np.pi,0.01)#调用模块里的arange和sin函数
y=np.sin(x)
②用户自定义函数
格式：def 函数名(参数):
语句或语句组
return 返回值
函数的调用：函数名(参数)
特别说明：参数是用来向函数传递值，多个参数用 , 隔开。Return将值返回给调用者，结束函数。
八、分支结构32
1、格式：(注意缩进)
单分支：if 条件:
语句或语句组
双分支：if 条件:
语句或语句组A
else:
语句或语句组B
多分支：if 条件:
语句或语句组
elif 条件:
语句或语句组 …….
else:
语句或语句组
例子：BMI指数、密码登录、输入数值判断、剪刀石头布游戏、闰年判断、
水仙花、五角星、玫瑰花数的判断。
九、循环结构36
1、计数循环（注意：列表后的 ：和缩进 ）
①格式：for 循环变量 in 列表:
语句或语句组
例：for i in ['red','yellow','blue',"green"]:
print(i)
②用函数range( )生成列表36
range(3)是生成[0,1,2]的3个数的列表
range(1,5)是生成[1,2,3,4]的4个数的列表
range(1,11,2)是生成[1,3,5,7,9]等差为2的列表
例：for I in rang(11):
print(i)
2、条件循环（注意：条件后的 ： 和缩进）
①格式：while 条件:
语句或语句组
例：s=0
n=1
while n<=100:
s=s+n
n=n+1
print(s) #求1+2+3+……+100
3、循环次数一定时使用计数循环，未知使用条件循环，只有当条件成立才执行循环体。
4、while 1：#是死循环，按CTRL+C退出循环。
十、计算机解决问题的思路
1、枚举法（穷举算法）->解决问题的一般结构：循环+判断90
①练习：百鸡百钱问题、韩信点兵（4位数密码破译）问题、判断谁说真话问题。
2、迭代法（辗转法）98
①练习：斐波那契数列、求解最大公约数问题
②三个关键步骤：a.确定迭代变量
b.建立迭代关系式
c.对迭代过程进行控制
十一、计算
1、1Byte（字节）=8bit（比特） 1T=210G=210*210M=210*210*210K=210*210*210*210B
录制一段时长1分钟、采样频率为44.1kHz、量化位数为16位、双声道的Wave格式音频，其存储容量约为：
采样频率44.1kHz，量化位数16位，意味着每秒采集数据44.1k个，每个数据占2字节（16位=16b=2B），这是一个声道的数据，双声道再乘以2，最后结果再乘以60秒，就是44.1×1000×2×2×60=10584000字节，1MB=1024×1024=1048576字节，所以一分钟的存储容量为10584000/1048576=10.09MB，约为10.1MB
图像数字化后储存文件大小=分辨率*色彩位数/8（单位：字节B） 分辨率=X方向像素数*Y方向像素数
长和宽为1024*768像素的24位色彩深度的图像，需要多少字节（约？MB）空间存储文件？一个512M的SD卡能存储多少张这样的照片？
1024*768*24/8=2359296 B
2359296 B/（1024*1024）=2.25 MB

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