第一章認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)

第一章認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)、信息與知識(shí)

1.1數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是描述事物的符號(hào)記錄，是信息的載體。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)識(shí)別、存儲(chǔ)和加工的對(duì)象，例如字符、圖像和音頻等。

小劉同學(xué)學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)的相關(guān)知識(shí)，以下可以稱為數(shù)據(jù)的是（

）

A.U盤

B.報(bào)紙

C.圖形

D.圖像

E.硬盤

F.光盤

G.視頻

H.雜志

解析：正確選項(xiàng)為C、D、G。其他選項(xiàng)為數(shù)據(jù)、信息與知識(shí)的載體或存儲(chǔ)介質(zhì)。

1.2信息：信息是數(shù)據(jù)所表示的意義，可以用來(lái)消除接收者某種認(rèn)識(shí)上的不確定性。信息量的大小可用消除不確定性的多少來(lái)表示。

1.3信息的特征

1）信息的表示、傳播和存儲(chǔ)需要依附于某種載體，用來(lái)反映其內(nèi)容和含義。

2）信息的傳遞和共享體現(xiàn)了信息的意義。

3）信息的產(chǎn)生和利用具有時(shí)效性。

4）信息的價(jià)值和效用因人而異。

王老師將知識(shí)重難點(diǎn)做成微課存放到班級(jí)QQ群，方便疫情期間同學(xué)們?cè)诩覍W(xué)習(xí)，這說明信息是（）

A.有真?zhèn)蔚?/p>

B.可分析的

C.可共享的

解析：正確選項(xiàng)為C。

1.4數(shù)據(jù)、信息與知識(shí)的關(guān)系

1）數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，就有可能轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信息；人們對(duì)信息進(jìn)行提煉和歸納后，獲得實(shí)踐中解決問題的觀點(diǎn)、經(jīng)驗(yàn)和技能，信息才會(huì)內(nèi)化為知識(shí)，知識(shí)是人們?cè)谏鐣?huì)實(shí)踐中所獲得的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的綜合，是人類在實(shí)踐中認(rèn)識(shí)世界的成果。

2）數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)的轉(zhuǎn)換依賴于它們使用的環(huán)境和應(yīng)用者的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

二、數(shù)字化與編碼

2.1模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)：模擬信號(hào)的波形可以表示為時(shí)間的連續(xù)函數(shù)；數(shù)字信號(hào)在取值上是離散的、不連續(xù)的。

2.2二進(jìn)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換

二進(jìn)制是計(jì)算機(jī)采用的數(shù)制，它是由德國(guó)的數(shù)理大師萊布尼茨發(fā)明，并且在20世紀(jì)以后開始廣泛地應(yīng)用起來(lái)，如果將十進(jìn)制數(shù)65轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，應(yīng)選用下列哪個(gè)選項(xiàng)（

）

A.01000001

B.11000001

C.01010000

解析：根據(jù)“除2反向取余法”，正確選項(xiàng)為A。

※二進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制：按權(quán)展開求和法2.3數(shù)據(jù)編碼：計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理的一種工具，無(wú)論處理的是字符、圖像、聲音，還是其它形式的內(nèi)容，都需要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式的編碼。字符編碼

※計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)一個(gè)“0”或“1”占用1個(gè)二進(jìn)制位(bit)。8個(gè)二進(jìn)制位組成1個(gè)字節(jié)(Byte)，字節(jié)是常見的存儲(chǔ)單位，與其他存儲(chǔ)單位的換算關(guān)系如下所示：※不同數(shù)制的特點(diǎn)：

※ASCII編碼※美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼

(American

Standard

Code

for

Information

Interchange)※字符集：大小寫字母、數(shù)字、常用符號(hào)等128個(gè)字符※字符編碼：利用1個(gè)字節(jié)對(duì)128個(gè)字符進(jìn)行數(shù)字編碼

英文字母“A”的ASCII碼為01000001，那么英文字母“E”的ASCII碼為:

解析：根據(jù)ASCII編碼規(guī)律，在十進(jìn)制下，'A'+4='E'，十進(jìn)制整數(shù)4轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為00000100，與01000001進(jìn)行求和運(yùn)算，最終答案為01000101。

2）聲音編碼

※音頻所占的存儲(chǔ)容量（B）=采樣頻率(Hz)*量化位數(shù)*聲道數(shù)*時(shí)長(zhǎng)(s)/8；

※常見的音頻文件格式有WAV、WMA、MP3、AMR、APE和FLAC等。其中，WAV格式聲音質(zhì)量較高；MP3格式是一種通過有損壓縮存儲(chǔ)聲音的文件格式；AMR格式質(zhì)量較差，多用于語(yǔ)音通話；APE和FLAC格式是無(wú)損壓縮格式。

1.王老師完成了某節(jié)微課的錄制，通過耳機(jī)自帶的話筒錄制了聲音，聲音信號(hào)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中經(jīng)歷的過程依次是（

）

A.采樣、量化、編碼

B.采樣、編碼、量化

C.量化、編碼、采樣

2.王老師制作微課時(shí)，使用錄音軟件錄制了一段參數(shù)為“雙聲道、16位、44.1kHz”的解說詞，其中的“16位”是指（

）

A.信噪比

B.量化位數(shù)

C.音頻格式

3.通常對(duì)聲音編碼的基本方法是按照一定的時(shí)間間隔采集聲波的振幅，并將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)序列，一個(gè)5分鐘的雙聲道、16位采樣位數(shù)、44.1kHz采樣頻率的聲音文件，數(shù)據(jù)量大約為（

）

A.50.47B

B.50.47MB

C.403.75KB

4.劉老師的電腦中有很多多媒體文件，其中屬于音頻文件格式的是（

）

A.MP3

B.BMP

C.XLS

解析：正確選項(xiàng)分別是A、B、B、A，其中第3題根據(jù)音頻所占的存儲(chǔ)容量計(jì)算公式計(jì)算即可。

5.在數(shù)字音頻采集過程中，影響采集質(zhì)量的因素有聲道數(shù)、量化位數(shù)、麥克風(fēng)、采樣頻率。

3）圖像與視頻編碼

※圖像所占的存儲(chǔ)容量(B）=水平像素?cái)?shù)*垂直像素?cái)?shù)*顏色深度/8。

※常見的圖像文件格式有JPG/JPEG、PNG、GIF和BMP等。其中，BMP格式是由于未經(jīng)壓縮，占用的存儲(chǔ)空間通常會(huì)比較大。視頻畫面是由以一定的速度連續(xù)播放的一組靜態(tài)圖像形成的，這些靜態(tài)圖像被稱為幀。當(dāng)連續(xù)的圖像變化超過24幀/s時(shí)，根據(jù)視覺暫留原理，就會(huì)形成比較流暢的視頻畫面了。

※常見的視頻文件格式有AVI、WMV、MP4/MPEG、MKV和RMVB等。

1.普通人肉眼能區(qū)分的灰度約為256種，計(jì)算機(jī)中至少要用幾位的二進(jìn)制數(shù)表示灰度圖像中的灰度值（

）

A.8

B.9

C.7

D.256

E.16

2.位圖，又叫光柵圖，是由許多像小方塊一樣的“像素”組成的圖像。一張1024×640分辨率的圖片，假定每個(gè)像素用24位色彩表示，用位圖文件（bitmap）格式存儲(chǔ)，則這張圖片文件需要占用多大的存儲(chǔ)空間（

）

A.1920B

B.1.875MB

C.1.25MB

3.為制作校園宣傳片，小明搜集了很多文件，其中屬于圖像文件格式的是（

）

A.PNG

B.WAV

C.AVI

D.WMV

E.ZIP

F.JPEG

G.RMVB

H.GIF

I.MP3

J.WMA

K.MID

L.HTML

解析：正確選項(xiàng)分別為A、B、（A|F|H）。第1題，256為2的8次冪；第2題，按照微視頻中講解的圖像所占的存儲(chǔ)容量計(jì)算公式計(jì)算即可。第3題中，ZIP是壓縮文件格式，MID是音樂指令文件，HTML是網(wǎng)頁(yè)格式。

4.在計(jì)算機(jī)中，圖片、聲音、視頻通常是以文件的形式存儲(chǔ)的，可以轉(zhuǎn)換為JPG文件格式的是BMP、PNG、TIF、GIF。

5.將書法、油畫等作品采集到計(jì)算機(jī)中，可使用設(shè)備數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、數(shù)碼攝像機(jī)、攝像頭、有拍照功能的手機(jī)。

2.4數(shù)據(jù)壓縮

常用的數(shù)據(jù)壓縮方法分為無(wú)損壓縮和有損壓縮。

1）無(wú)損壓縮指對(duì)壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行還原后，得到的數(shù)據(jù)與壓縮前完全相同。常用的無(wú)損壓縮算法有zip壓縮算法和7z壓縮算法等；有損壓縮指在壓縮過程中會(huì)損失一定的信息，壓縮后的數(shù)據(jù)無(wú)法還原成壓縮前的樣子。

2）有損壓縮廣泛應(yīng)用于語(yǔ)音、圖像和視頻數(shù)據(jù)的壓縮，常見的有損壓縮格式有MP3、JPEG和MPEG等；無(wú)損壓縮一般用于文本數(shù)據(jù)、程序和特殊應(yīng)用場(chǎng)合的圖像數(shù)據(jù)（如指紋圖像、醫(yī)學(xué)圖像等）的壓縮。

三、大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用

3.1大數(shù)據(jù)特征：巨量性、多樣性、迅變性、價(jià)值性。

3.2大數(shù)據(jù)技術(shù)：大數(shù)據(jù)采集技術(shù)、大數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析與挖掘技術(shù)、大數(shù)據(jù)可視化與應(yīng)用技術(shù)。

3.3大數(shù)據(jù)應(yīng)用：生活服務(wù)、智慧城市、醫(yī)療健康、社區(qū)管理。

關(guān)鍵能力

1.小劉準(zhǔn)備制作一個(gè)有關(guān)海洋生態(tài)環(huán)境的宣傳短片，他已準(zhǔn)備好必需的文本、圖片、音樂、視頻等素材，要將以上素材集成在一起，最合適的工具軟件是（

）

A.Premiere

B.畫圖

C.記事本

2.小王要制作一個(gè)主題為“豐富的校園生活”的多媒體作品，需要對(duì)聲音素材進(jìn)行處理，可使用下列哪種軟件（

）