计算机与信息技术学院-大一上c语言自学programming tianme

第十二部分数据基础知识概述现实世界与数据数据与信息系统高级语言中的表示机制一、现实世界与数据1.现实世界与数据现实世界数据反映记录存在形式：纸面上、脑海中、竹简上、各类现代存储介质里、其它任何可记录数据介质上现实世界中有什么？2.事物与事件现实世界由事物组成自然界中的世界万物，大地、海洋、大气、生物、…社会中的社会环境、人、组织机构、…公路、铁路、汽车、火车、飞机、房屋、…事物具有属性、具有状态自然属性、社会属性、…人的状态、设备的状态、环境的状态、…事物会发生变化、进行一些行为气候发生变化、城市发生变化、人发生变化动物的行为、人的行为、政府行为、企业行为、自动化机器的行为吃饭、消费、驾驶或乘坐交通工具、上学、教学、发短信、办理银行业务、旅游、交友、写书、结婚、生育、违法、服务与被服务、…3.关系事物之间、状态之间、事件之间具有联系或关系A与B发了短信，B跟C打了电话，C跟D发过QQ消息，D跟A发过邮件，A听过C的课，C看过D的博客，…夫妻、父子、兄弟姐妹、同学、师生、朋友、网友、亲戚，…政府层次、上下级、平级、所属…有意思的事件之间关系举例从金融危机中银行挤提看社会联动有谣言说A银行现金储备金不足，第二天银行排大队挤提，导致政府和银行紧急开会，并派人出面澄清。相关机构调集大量资金支援该行，现金金库紧急配送现金，现金押运车紧急加班出动。由于银行门口人太多，并导致A银行各个营业网点门口道路交通堵塞，交警启动应急预案，派出大量警察保正交通畅通。小偷听说取钱人多，偷偷出动，民警派出警察在各个网点门口维护治安，还真逮着一个。某个排队取钱的大娘跟家人发条短信，说今天没空接小孩了，你去接吧，你说不行，我开会没空接，还是你接吧。总算排到窗口了，取出各个账户上的所有现金，出门以后为了安全起见，再说还要接小孩，算了，不骑车了，打个车走吧！大娘说开快点开快点，结果超速被拍了，被罚3分200元…涉及哪些计算机系统？4.事物与数据任何事物都具有各种属性人的自然属性民族、性别、出生年月、身高、体重、肤色、指纹、…人的社会属性身份证号、各种ID、姓名、信用度、职称、职务、学位人的其它属性拥有的银行账户、拥有的手机号、家庭电话、办公室电话、电子地址、QQ号、MSN号、游戏账号、博客地址、房产、家庭及成员、汽车、办公室、…将事物的属性进行指定或测量，并记录在介质上，即构成一个事物各个属性数据。对事物属性的关注事物的属性很多，不同的个人、组织机构或系统对同一个事物关注的属性集一般是各不相同的。即不同的个人、组织机构或系统对同一个或一类事物，想或需要记录下来的属性集合是各不相同的。例如QQ一般不会关注你的汽车牌照是什么，但是交通局的系统会关心你的各个车的车辆牌照。户籍系统不会记录你的银行卡号、QQ账号、博客账号，更关注你的自然属性和部分社会属性…因此，不同系统在记录同一类事物的属性时，会关注不同的属性集。事物的状态与数据事物的状态也可以看成是事物或事件的属性人的状态：已婚、未婚、离异、已故、生病中、正常、生气中、高兴中、疲倦、脸红、…电梯的状态：上行、下行、等待、开门中、关门中、锁定、故障、…游戏中的虚拟人的状态：生病中、强壮、受伤、累倒、饥饿、吃撑、郁闷、错乱、发疯、…QQ用户状态：在线、离线、隐身、离开、游戏中、…手机状态：通话中、待机、死机、无信号、…银行账户状态：挂失、正常、清户、开户过程中、…将事物状态记录下来，保存在介质上，构成事物的状态数据。5.事件与数据将世界中的事物有关的事件记录在介质上即构成事件数据。在各种信息系统中，事件数据是需要记录下来的非常重要的数据。事件举例在某一时间T，银行储户A在某银行网点B，在营业窗口的业务员C的协助和操作下，往它的一个账户D里存了1000元，存完以后账户余额为2000元。银行的业务系统需要记录下这个事件DepositEvent(A,D,T,Save,1000,2000,C,B)相关参与者、发生时间、发生地点、环境、内容、后果记录下的这些内容即属于单次存款行为对应的数据企业信息系统是一个RecordingSystem，为什么？事件产生数据举例银行开户客户数据银行存、取、贷业务存、取、贷款数据打电话通话数据发短信短信数据销售商品商品销售数据聊天聊天记录发布新日志博客日志编写程序程序源代码写文档文档选课选课记录买火车票火车票销售记录购买飞机票飞机票销售记录人经过海关出入境信息火车经过车号识别点车辆追踪信息汽车经过监测点车辆途经信息事件产生数据食堂刷卡食堂消费记录公交刷卡交通一卡通数据绘制地图地图数据网络蜘蛛抓网页网页检索用数据交警非现场执法非现场执法违章数据交警现场执法处罚数据医院挂号挂号数据医院取药或治疗前后收费医院销售数据生小孩出生证明报户口户籍数据买卖股票股票交易数据购买保险保单数据照相、录相、监控图片、音视频数据…6.关系与数据把各种关系记录的介质上，即构成了关系数据。机构或个人的层次式关系数据示例(北京交通大学，计算机与信息技术学院)(计算机与信息技术学院，某班级)(某班级，某学生)事件数据有时也可以看成是关系，发生某个事件可以看是相关参与者之间发生某种关系。网状关系A给B，C，D打了电话，B给C，F打过电话，F给A打过电话，C给F打过电话，…某老师给全班同学发过邮件，全班同学也给老师发过邮件，部分同学之间也发过邮件位置关系某个建筑或单位位于某个位置…数据关联示例案件，情报{时间，人，组织，物，地点，文字，音视频频，…}人物地点航空出入境出入境违法犯罪交通违章通联记录证券交易求职保险治安录像其它常住人口在逃人员驾驶员其它基础事件机动车房产移动电话固定电话医疗档案其它关联道路建筑场所设施其它组织单位机构犯罪团伙…二、与数据有关的几个问题1.数据集合数据与集合数据集合现实中同一类数据一般不会只有一个，甚至是大规模的，一般以集合的形式存在在系统中。不同数据集合的规模（设有n个同类型的数据集合）n个集合的大小都一样每个集合大小可能会不一样某个数据集的规模可能会发生变化2.数据与时间新数据出现频率数据增长速度高速增长的数据—电话通信数据增长速度中等的数据—电信公司的客户数据增长速度很慢的数据—电信公司的营业网点数据发生变化的频率数据变化速度经常发生变化的数据—话费或卡余额，电梯状态偶尔发生变化的数据—婚姻状状况，电话号码几乎不变的数据—身份证号、性别数据增长速度与变化频率会影响数据的组织方式3.数据的粒度数据的粒度数据的粗细或综合程序低粒度级数据—每天的细节消费数据中粒底级数据—每周或每月各商户收入总额高粒度级数据—每季度或每年商户收入总额数据粒度与数据量低粒度级数据的数据量大—发生频率高高粒度级数据的数据量小—经过的汇总、聚集数据粒度与访问效率问题：查询每月各商户的销售情况在哪个粒度级上的数据上查更为合理？4.数据具有生命周期数据产生数据传输数据利用数据销毁t数据存储数据源数据加工设施数据存储设施数据利用设施数据销毁设施数据加工数据传输设施企业业务，社会中的事件，通过设备进行系统，存取款，发短信，刷卡有线无线网络，计算机内部各种计算机、设备及软件磁盘，数据库计算机软硬件，报表，网站….数据清除程序企业事务，社会中的事件人工报送眼睛看算盘，计算器，手工，图表，器具，人脑纸，人脑，书，账册人工编制财务报表，各种人工分析，人脑看到数据想事清除账册，将账册当废品卖掉，彻底忘记5.数据与安全在整个生命周期中，根据场合的不同，都涉及数据的安全和保密的问题数据安全例子我的QQ聊天记录不想被别人看到别人给我写的情书不能让别人看到我的银行账号及密码需要保密我的QQ密码不能被人盗了我有多少钱不能告诉别人，我洗钱了不能让人知道，不过阿扁最后还是让人知道了。不希望我的机器被黑客远程控制黑客说，我想破译学校一卡通服务器密码，给我账户上充点钱（不要尝试，没用）韦小宝在通吃岛上收到几幅画，别人看不懂，他看完后却感动的哭了小结数据是人们出于各种目的为了保存对现实世界中的事物、事件、关系、状态等而在各种记录介质上，以不同的形式记录下来的内容。在现实世界里人们的记录介质可以是纸、脑、…，记录工具是笔、刻刀、人脑、...在机器世界里，记录介质是磁盘、光盘、U盘、…，记录工具是计算机的各个输入和存储部件。数据反映了世界，世界会变化，数据也会变化，多数计算机系统要充当的记录系统角色，要记录下计算机系统所涉及的世界中的静态与动态数据，但这些系统又不仅仅是记录系统。计算机系统所需或所能记录的数据范围是有边界的。数据经常是以集合的形式出现，数据有粗有细，数据出现与变化有快有慢，数据具有生命周期，数据常有安全与保密需求。三、数据、信息与信息系统关于数据与信息Data—数据Information—信息IT—InformationTechnology生成传输处理保存利用销毁信息系统—InformationSystem记录、处理、利用信息的系统信息系统举例校园一卡通消费系统每天会产生大量的消费数据，系统需要采集、传输、加工、存储和利用这些时间，时间太长的数据需要清除。通信公司的短信平台需要处理大量的短信数据，用户编辑短信、发送、传输、加工、转发、存储、记账、报表、分析、清除。搜索引擎需要采集大量的网页(网络蜘蛛)、存储、分类、建索引、检索、排名、计费、分析、清除银行业务系统处理各种业务，产生大量的业务数据，同样涉及系列的复杂的数据处理过程。…企业IT系统架构图示数据源数据源数据源数据库数据库数据源软件与数据两者具有密不可分的关系，所有的软件都要处理数据；高级程序设计语言里必须具有表示和处理各种数据的机制和能力足够丰富和强大有关机制不能无限制庞大，使程序臃肿不应过于低级而导致描述烦琐问题软件是如何表示各种数据的？四、高级语言中常见的数据表示机制高级语言里的数据机制1.把数据对象划分一些类型，每个类型是数据值的一个集合2.提供一组基本数据类型，具有确定的书写方式，具有基本操作，如int、double3.提供了通过简单数据类型或数据对象构造更为复杂的数据类型或数据对象的手段。4.反复使用这些手段可以构造出任何复杂数据结构，以满足复杂的数据处理的需要。数据组合与使用组合的数据对象称为复合数据对象(compounddataobject)。复合对象形成的类型称为复合数据类型，组成部分称为成分、成员、元素（component,member,element）以复杂数据类型为基础，可以创建能存放复合类型数据的变量。这种变量可作为整体使用，通过名字可以访问整个复合对象。提供访问复合数据对象成分的操作，以存取复合变量的成分：使用成分的值或给成分赋值。常见的组合机制为了构造更复杂的数据结构，有如下常见组合机制数组，array—同一类数据的有序集合结构（记录），structureorrecord—事物、事件或关系的不同属性的集合指