第一章认识数据与大数据

第一章认识数据与大数据数据、信息与知识

1.1数据：数据是描述事物的符号记录，是信息的载体。在计算机科学中，数据是计算机识别、存储和加工的对象，例如字符、图像和音频等。

小刘同学学习了数据的相关知识，以下可以称为数据的是（

）

A.U盘

B.报纸

C.图形

D.图像

E.硬盘

F.光盘

G.视频

H.杂志

解析：正确选项为C、D、G。其他选项为数据、信息与知识的载体或存储介质。

1.2信息：信息是数据所表示的意义，可以用来消除接收者某种认识上的不确定性。信息量的大小可用消除不确定性的多少来表示。

1.3信息的特征

1）信息的表示、传播和存储需要依附于某种载体，用来反映其内容和含义。

2）信息的传递和共享体现了信息的意义。

3）信息的产生和利用具有时效性。

4）信息的价值和效用因人而异。

王老师将知识重难点做成微课存放到班级QQ群，方便疫情期间同学们在家学习，这说明信息是（）

A.有真伪的

B.可分析的

C.可共享的

解析：正确选项为C。

1.4数据、信息与知识的关系

1）数据经过处理后，就有可能转换为相应的信息；人们对信息进行提炼和归纳后，获得实践中解决问题的观点、经验和技能，信息才会内化为知识，知识是人们在社会实践中所获得的认识和经验的综合，是人类在实践中认识世界的成果。

2）数据、信息和知识的转换依赖于它们使用的环境和应用者的知识结构。

二、数字化与编码

2.1模拟信号和数字信号：模拟信号的波形可以表示为时间的连续函数；数字信号在取值上是离散的、不连续的。

2.2二进制与数制转换

二进制是计算机采用的数制，它是由德国的数理大师莱布尼茨发明，并且在20世纪以后开始广泛地应用起来，如果将十进制数65转换为二进制数，应选用下列哪个选项（

）

A.01000001

B.11000001

C.01010000

解析：根据“除2反向取余法”，正确选项为A。

※二进制转化成十进制：按权展开求和法2.3数据编码：计算机作为数据处理的一种工具，无论处理的是字符、图像、声音，还是其它形式的内容，都需要转换成二进制形式的编码。字符编码

※计算机中存储一个“0”或“1”占用1个二进制位(bit)。8个二进制位组成1个字节(Byte)，字节是常见的存储单位，与其他存储单位的换算关系如下所示：※不同数制的特点：

※ASCII编码※美国信息交换标准代码

(American

Standard

Code

for

Information

Interchange)※字符集：大小写字母、数字、常用符号等128个字符※字符编码：利用1个字节对128个字符进行数字编码

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

解析：根据ASCII编码规律，在十进制下，'A'+4='E'，十进制整数4转换成二进制为00000100，与01000001进行求和运算，最终答案为01000101。

2）声音编码

※音频所占的存储容量（B）=采样频率(Hz)*量化位数*声道数*时长(s)/8；

※常见的音频文件格式有WAV、WMA、MP3、AMR、APE和FLAC等。其中，WAV格式声音质量较高；MP3格式是一种通过有损压缩存储声音的文件格式；AMR格式质量较差，多用于语音通话；APE和FLAC格式是无损压缩格式。

1.王老师完成了某节微课的录制，通过耳机自带的话筒录制了声音，声音信号存储到计算机中经历的过程依次是（

）

A.采样、量化、编码

B.采样、编码、量化

C.量化、编码、采样

2.王老师制作微课时，使用录音软件录制了一段参数为“双声道、16位、44.1kHz”的解说词，其中的“16位”是指（

）

A.信噪比

B.量化位数

C.音频格式

3.通常对声音编码的基本方法是按照一定的时间间隔采集声波的振幅，并将其转换为二进制数序列，一个5分钟的双声道、16位采样位数、44.1kHz采样频率的声音文件，数据量大约为（

）

A.50.47B

B.50.47MB

C.403.75KB

4.刘老师的电脑中有很多多媒体文件，其中属于音频文件格式的是（

）

A.MP3

B.BMP

C.XLS

解析：正确选项分别是A、B、B、A，其中第3题根据音频所占的存储容量计算公式计算即可。

5.在数字音频采集过程中，影响采集质量的因素有声道数、量化位数、麦克风、采样频率。

3）图像与视频编码

※图像所占的存储容量(B）=水平像素数*垂直像素数*颜色深度/8。

※常见的图像文件格式有JPG/JPEG、PNG、GIF和BMP等。其中，BMP格式是由于未经压缩，占用的存储空间通常会比较大。视频画面是由以一定的速度连续播放的一组静态图像形成的，这些静态图像被称为帧。当连续的图像变化超过24帧/s时，根据视觉暂留原理，就会形成比较流畅的视频画面了。

※常见的视频文件格式有AVI、WMV、MP4/MPEG、MKV和RMVB等。

1.普通人肉眼能区分的灰度约为256种，计算机中至少要用几位的二进制数表示灰度图像中的灰度值（

）

A.8

B.9

C.7

D.256

E.16

2.位图，又叫光栅图，是由许多像小方块一样的“像素”组成的图像。一张1024×640分辨率的图片，假定每个像素用24位色彩表示，用位图文件（bitmap）格式存储，则这张图片文件需要占用多大的存储空间（

）

A.1920B

B.1.875MB

C.1.25MB

3.为制作校园宣传片，小明搜集了很多文件，其中属于图像文件格式的是（

）

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：正确选项分别为A、B、（A|F|H）。第1题，256为2的8次幂；第2题，按照微视频中讲解的图像所占的存储容量计算公式计算即可。第3题中，ZIP是压缩文件格式，MID是音乐指令文件，HTML是网页格式。

4.在计算机中，图片、声音、视频通常是以文件的形式存储的，可以转换为JPG文件格式的是BMP、PNG、TIF、GIF。

5.将书法、油画等作品采集到计算机中，可使用设备数码相机、扫描仪、数码摄像机、摄像头、有拍照功能的手机。

2.4数据压缩

常用的数据压缩方法分为无损压缩和有损压缩。

1）无损压缩指对压缩后的数据进行还原后，得到的数据与压缩前完全相同。常用的无损压缩算法有zip压缩算法和7z压缩算法等；有损压缩指在压缩过程中会损失一定的信息，压缩后的数据无法还原成压缩前的样子。

2）有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩，常见的有损压缩格式有MP3、JPEG和MPEG等；无损压缩一般用于文本数据、程序和特殊应用场合的图像数据（如指纹图像、医学图像等）的压缩。

三、大数据及其应用

3.1大数据特征：巨量性、多样性、迅变性、价值性。

3.2大数据技术：大数据采集技术、大数据预处理技术、大数据存储与管理技术、大数据分析与挖掘技术、大数据可视化与应用技术。

3.3大数据应用：生活服务、智慧城市、医疗健康、社区管理。

关键能力

1.小刘准备制作一个有关海洋生态环境的宣传短片，他已准备好必需的文本、图片、音乐、视频等素材，要将以上素材集成在一起，最合适的工具软件是（

）

A.Premiere

B.画图

C.记事本

2.小王要制作一个主题为“丰富的校园生活”的多媒体作品，需要对声音素材进行处理，可使用下列哪种软件（

）