资源简介

(共37张PPT)
3.1数据编码
121%
0
Learning Objectives
学习目标
01
02
03
04
了解数据采集的基本方法
了解文本数据的编码
掌握二进制与其他进制的转换
理解数据编码的意义与作用
在办理身份证的流程中,管理系统都收集了哪些数据？
该数据如何进行采集？
思考：
模拟信号
数字信号
采集信息
存储数据
1
模拟信号与数字信号
Analog Signal and Digital Signal
模拟信号与数字信号
A
信号
按取值特征
用传感器直接获得的信号
如声音、温度、压强。
用连续变化的物理量来表示信息。值随时间连续变化，波形光滑
01
模拟信号
模拟信号与数字信号
A
信号
按取值特征
02
可由模拟信号转换得来
是离散变化的，波形如台阶，
数字信号的值即数字数据
直接用计算机所能理解的二进制（0、1）表示
数字信号
分析、比较模拟信号与数字信号在通信应用中的优劣
名称 优点 缺点
模拟信号 1.信息密度高 2.容易实现 1.抗干扰能力差
2.保密性差
数字信号 1.抗干扰能力强 2.保密性强 3.便于存储、加密、纠错 1.技术要求高
2.模数转换可能带来量化误差
数字化：将文字、图像、声音、视频等数据转换成手机或计算机中可以
保存、处理、传输、发布的对象即数字化过程。
模拟信号的数字化
模拟数据
数字数据
①采样 ②量化 ③编码
第一步：采样
时间
振幅
模拟信号的数字化——以音频为例
第一步：采样
时间
振幅
采样频率=时间间隔的倒数
常用的CD音质的采样频率是44.1kHz，也就是把1秒的时间分成44100等份，
平衡点
模拟信号的数字化——以音频为例
模拟信号的数字化——以音频为例
第二步：量化
时间
振幅
将所得的振幅瞬时值往最接近的整数（四舍五入）取整。
将量化的整数二进制数值表示的过程
模拟信号的数字化——以音频为例
第三步：编码
样本序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
量化值 （十进制） 1 2 3 4 3 2 2 2 3 3
二进制编码
001 010 011 100 011 010 010 010 011 011
2
数制转换
数制转换
二进制(Binary)
数码：每位上可能的基本数字。
0、1
基数：每位上可能的数码个数2。
位权：每位上的1所表示的数值大小。
从右向左依次是：20、21、22、23 ···
规则：逢二进一（1+1=10）
1 0 1 1
23 22 21 20
10010（2）
0b10010
0B10010
(10010)b
数制转换
十进制(Decimal)
数码：每位上可能的基本数字。
基数：每位上可能的数码个数10。
位权：每位上的1所表示的数值大小。
从右向左依次是：100、101、102、103 ···
规则：
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9
逢十进一（1+9=10）
100（10）
0d100
0D100
数制转换
八进制(octal)
数码：每位上可能的基本数字。
基数：每位上可能的数码个数8。
位权：每位上的1所表示的数值大小。
从右向左依次是：80、81、82、83 ···
规则：
0、1、2、3、4、5、6、7
逢八进一（1+7=10）
23（8）
0o23
0O23
数制转换
十六进制(Hexadecimal)
数码：每位上可能的基本数字。
基数：每位上可能的数码个数16。
位权：每位上的1所表示的数值大小。
从右向左依次是：160、161、162、163 ···
规则：
0~9、A、B、C、D、E、F
逢十六进一（1+F=16）
1E（16）
0x1E
0X1E
进制转换方法：8421法
95%
20%
数制转换
十进制转二进制：
2
2
2
2
2
18
9
4
2
1
0
十进制转二进制：
例：十进制18→二进制数
0
1
0
0
1
低位
高位
余数
18(10) = 10010(2)
除2反向取余法
将十进制转换成R进制（R>=2），采用除R取余法；
短除法
18(10) = (8)
18(10) = (16)
22
12
数制转换
二进制转十进制：
例：二进制10010
十进制数
( 1 0 0 1 0)2
24
23
22
21
20
= 0×20+1×21+0×22+0×23+1×24
= 0+2+0+0+16=18
按权展开求和：：数字与对应权值相乘的和；
22（8）= （10）
10010（2）=18（10）
12（16）= （10）
数制转换
小练习
11100(2) = ( )(10)
3D(16) = ( )(10)
29(10) = ( )(16)
100(10) = ( )(8)
E2(16) = ( )(2)
11100101(2) = ( )(16)
28
61
1D
144
11100010
E5
int（“ ”，R）
将R进制转十进制
十进制转换
二进制用bin()函数
八进制用oct()函数
十六进制用hex()函数
数制转换函数
程序体验
bin( ) 转二进制 0b前缀
oct( ) 转八进制 0o前缀
hex( ) 转十六进制 0x前缀
dec 代表十进制
注：结果显示均为字符串
hex(0o100)
bin(0x100)
oct(0b100)
bin(100)
oct(100)
hex(100)
int(num,R) :将R进制的整数num转十进制，
这里num要使用字符型(常数两端加上引号)
也可直接在给num带上前缀计算
int('11011010',2)
int('2071',8)
int('FF',16)
int(0b11011010)
int(0o2071)
int(0xff)
二八数制转换
18(10) = 10010(2)
18(10) = 22(8)
010 010
2 2
二进制转八进制：从右往左，3位一组，不够补0
123（8）= （2）
1010011
二与十六进制转换
18(10) = 10010(2)
0001 0010
1 2
二进制转十六进制：从右往左，4位一组，不够补0
18(10) = 12(16)
（110110111）2=（ ）16
1B7
二进制单位与范围
比特（bit），计算机中存储数据的最小单位。1比特表示两种状态，0或1。21
2比特表示四种状态，00、01、10、11。22种状态
3比特八种状态，000、001、010、011、100、101、110、111。即23
8比特=1字节，计算机存储数据的基本单位（Byte,简写B），1字节二进制数表示28(256)
n比特 表示2n种状态。
单位换算关系
存储单位 换算关系
B（byte），字节 1B = 8b（bit，位）
KB（kilobyte），千字节 １KB = 210B = 1024B
MB（megabyte），兆字节 1MB = 210KB = 1024 KB
GB（gigabyte），吉字节 1GB =210MB = 1024MB
字节单位太小，常用的存储单位有KB,MB,GB等。
更高的还有TB太字节、PB拍字节、EB艾字节
5.3GB=（ ）B=（ ）b
Wave格式音频文件的存储容量计算公式：
存储容量(位)=采样频率(Hz) X 量化位数(bit) X 声道数 X 时长(s)
在GoldWave软件中录制了一段10分钟的Wave格式音频，状态信息如图所示：
请计算该音频的存储容量。
存储容量（bit）=44100*16*2*10*60 （bit）
存储容量（B） =44100*16*2*10*60/8 （B）
声音的编码
声音文件大小的计算
一段时长1分钟，采样频率为44.1KHz，量化位数为16位，双声道立体声的无压缩音频，其占用的存储空间是 MB (精确到0.1)
声音文件大小（单位：B,字节）
= 时长(秒) * 采样频率(Hz) * 量化位数 * 声道数 / 8
= 60 * 44.1 * 1000 * 16 * 2 / 8
= 10584000B
≈ 10335.9KB
≈ 10.1MB
一幅图像可以看作有许多彩色或各种级别灰度的点组成的，这些点按横纵进行排列，被称为像素
图像的编码
①图像采样：单位长度内像素的个数（分辨率）
②图像量化：确定色块的精度（颜色深度）
③图像编码：每一个像素色块对应的二进制编码
通常，图像所占的存储容量的计算公式为：
图像所占的存储容量（bit）：水平像素数 x 垂直像素数 x 颜色深度
例如：图像尺寸为90 x 72像素，颜色深度为1，计算该图像所占的存储容量B
图像所占的存储容量=90 x 72 x 1 /8=810B
图像的编码
图像所占的存储容量（B）：水平像素数 x 垂直像素数 x 颜色深度/8
3
文本数据的编码
Text Encoding of the data
Python文本的编码——ASCII码
字符串就是文本，可以是字母、数字、下划线。
用7位或8位二进制，数表示一个字符，集中定义大小写英文字母，标点符号和数字等符号和字符，27共128个,28可存放256个.
计算机内部用一个字节来存放一个字符，最高位用0表示。
“A”→
1
0
1
0
0
0
0
0
“65”→
1、笔记：（阅读、课堂学习、面试、演讲、研讨会、会议记录等，需记录要点时）接收讯息时，用思维导图作记录，将要点以词语形式记下，把相关的想法用线连上加以组织，方便记忆。使用思维导图的好处是无论信息表达的次序如何，都能放在适当的位置上，在画思维导图的过程中，还可以帮助了解和总结信息及想法。
2、复习：（预备考试、预备演说……需加深记忆时）将已知的资料或想法从记忆中以思维导图画出来，或将以往画的思维导图重复再画出，能加深记忆，思维导图也能帮助组织想法，令想法更清楚。
3、小组学习：（头脑风暴、小组讨论、家庭或小组计划……需共同思考时）
小组共同创作思维导图。首先由各人自己画出自己的想法，然后将各人的思维导图合并并讨论，决定哪些较为重要，再加入新想法，最后重组成为一个共同的思维导图。在这个过程中，每个组员的意见都被考虑，提升了团队归属感及合作。共同思考时，也可产生更多创意和有用的想法，最后的思维导图是小组共同的结晶，各组员有共同的方向和结论。
4、创作：（写作、学科研习、水平思维、新计划……需创新时）
首先将所有环绕主题的想法都写下来，包括新的、不可能发生的，不用理会对或错。然后再将想法组织合并，重新画出思维导图，不要将不可能的划去，让大脑放松，这时候创意可能产生，然后将思维导图改写。在这个过程中，思维导图帮助我们将大量的想法联系起来，产生新的想法，而且中心目标十分清楚。
5、选择：（决定个人行动、团体议决、设定先后次序、解决问题……需做出决定时）
当有多个想法要求我们去选择并做出决定时，思维导图可以帮助我们更全面更清晰地明白这个问题。首先将需要考虑的因素、目标、限制、后果及其它可行性用思维导图画出来，再将所有因素以重要程度或喜恶加权，最后尝试做出决定。
6、展示：（演讲、教学、推销、解说、报告书……需向别人说出自己的想法时）
当我们需要向别人讲解自己的想法时，思维导图可以协助我们在预备时清楚自己的构思，令我们的演说更具组织性，更容易记忆。在演说时利用思维导图可令听众容易明白，不用阅读长篇大论的文字，演说者也不用将预备好的句字读出来，让演说更能配合听众的需要，增加双方的交流。如果有发问时，演说者可灵活地在思维导图上扩张处理，不会迷失在其它思路上。
7、计划：（个人计划、行动计划、研究计划、问卷设计、写作、预备会议……需行动前思考时） 当我们要进行计划时，思维导图可帮助我们将所有要留意的想法写出来，再组织成清楚、具目标的计划。设计思维导图时，是环绕主题进行思考的，不会迷失方向，完成设计后很容易组织并写出报告，别人阅读计划时也很容易了解计划脉络，容易跟进。
I→ASCII码
Unicode码→汉字的编码
GB 2312-1980 字符集，收录 6763 个汉字
GBK 字符集，兼容GB 2312-1980 标准，收录21003个汉字
GB 18030-2005 字符集，收录70244个汉字
GB 18030-2000 字符集，收录27533个汉字
计算机要处理汉字，但一个汉字至少需要两个字节，16位。
216（65526）种编码。
在Python中，函数ord()返回的是字符的Unicode码值，函数chr()返回Unicode码对应的字符。
Unicode码
【做】在Python中输出自己的姓名，但表达式中不得直接出现这些汉字
二、文本型数据(字符)的编码
通过ord()函数查看字符的编码（十进制显示）
通过chr()函数返回对应的字符
Python查看数据的编码(实操)
课堂小结
121%
0
拜拜！

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