计算机导论第十五周课后总结

第五章 计算机中的数据

5.1 数据

5.1.1 数据的定义

数据就是⽤文字，数字，图形，图像，声音等方式对人，事件，事物等进行的描述。

数字，文本，音频，图像，图形，视频等统称为数据

5.1.2 数据和信息的区别

对数据和信息的判断要根据当时的上下文或情境来进行，数据是供计算机处理的，信息是供⽤户使⽤的

5.1.3 计算机常用的编码⽅方式

ASCII，是目前使用的最广泛的西文字符集的编码，共128个字符

拓展ASCII

Unicode，用来解决ASCII码256个字符的限制，每个字符符号被定义为32位数字，能定义4294967296个字符

UTF-8，为了解决Unicode不高效问题，出现了一些中间格式的字符集

GB-2312，用来表示中⽂文字符

音频编码

采样 量量化 编码

图像编码

无损压缩编码：赫夫曼编码 行程编码 算术编码

有损压缩编码：预测编码 变化编码

 

5.2 数据结构

5.2.1 数据结构的定义

数据元素依据某种逻辑联系组织起来

分类

逻辑上的数据结构：反映数据元素之间的逻辑关系

物理理上的数据结构：反映数据元素在计算机内部存储⽅方式

5.2.2 数据的逻辑结构

基本逻辑结构有：集合 线性结构 树形结构 图状结构

集合：任何两个数据元素之间无逻辑关系

线性结构：数据元素之间存在一对一关系

树形结构：数据元素之间存在⼀一对多关系

图状结构：数据元素之间存在多对多关系

5.2.3 数据的物理理结构

顺序存储

用相对位置来表示数据元素之间的逻辑关系

链式存储

用指针来表示数据元素之间的逻辑关系

引索存储

地址连续的内存空间，建立⼀一个引索表，用引索来只是存储元素的存储下标

5.2.4 常见的数据结构

线性表：

线性表是⼀一个数据元素的有序（次序）集

 

存储方式：顺序存储 链式存储

线性表的应用

顺序存储适用于查找检索较多

链式存储适用于插⼊入删除较多

栈

栈是限定仅在表尾插入或删除操作的线性表 栈又被称为后进先出的线性表

表尾称为栈顶 表头称为栈底 不含元素被称为空栈

栈的存储⽅方式：顺序栈 链栈

 

队列

一种特殊的线性表 仅允许在表的⼀一端进⾏插⼊，在表的另一端进⾏删除 允许插入的被称为队尾，允许删除的被称为队头

 

队列的存储结构：顺序队列 链队列

 

树

以分⽀支关系定义的层次结构

图

⼀一组顶点和⼀一组顶点之间的连线构成的⼀一种抽象数据类型

 

5.3 算法

5.3.1 算法的定义

指由基本的运算及规定的运算顺序所构成的完整的阶梯步骤

特性：输⼊ 输出 有穷性 确定性 可⾏性

5.3.2 算法实例

输⼊ 查找最小值 输出

 

5.3.4 细化

为了使算法能在所有程序中应用还需要进一步的细化

5.4 数据库

5.4.1 数据库的定义及特点

数据库是一个组织内被应用程序使用的逻辑相一致的相关数据的集合

特点： 数据结构化 数据共享性高，冗余度低，易扩充 数据独⽴立性高 数据由数据库管理理系统统⼀管理理控制

5.4.2 数据库的体系结构

三级模式

概念模式也称为模式或者逻辑模式，是对全体数据逻辑结构和特征的描述

外模式 也称为⽤户模式，是对数据库⽤户能看见使用的局部数据逻辑结构和特征的描述

内模式 通常是概念模式的子集 也称为储存模式

二级映射

外模式/概念模式映射

定义了外模式与概念模式之间的对应关系

概念模式/内模式映射

定义了全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系

5.4.3 数据库模型

三种模型：层次模型 网状模型 关系模型

在层次模型中数据被组织成一棵倒置的树

在网络模型中，实体通过图来组织

在关系模型中，数据被组织成称为关系的二维表

5.4.4 关系的操作及结构化查询语⾔言

插⼊

插⼊是一元操作，它应用于一个关系

删除

删除是一元操作，根据要求删除表中相应的元组

更更新

更新是⼀元操作，应用于一个关系，更新元组中的部分属性值

选择

选择是⼀元操作，新关系中元组是原关系元组的子集

5.4.5 数据库管理理系统

DBMS（数据库管理系统）是定义创建维护数据库的一种工具

此系统的组成部分：

硬件：允许物理上存取数据的计算机硬件系统。

软件： 软件是指允许用户存取、维护和更新物理数据的程序

数据：数据是独⽴立于软件的一个实体

用户（分为两类）

最终用户：最终用户是直接从数据库中获取信息的用户

应用程序：数据库中数据的其它使用者就是应用程序

规程：数据库管理系统的一个构成部分，必须被明确定义

5.4.6 主流数据库

Oracle数据库：关系数据库管理系统

Microsoft SQL server数据库：多关系数据管理系统

MySQL数据库：开放源代码的小型关联式数据库管理系统

Sybase数据库：因为操作复杂，建议使用命令行操作⽅方式

DB2数据库

5.5 数据中⼼

5.5.1 数据中心的定义

是一个物理理空间内实现数据集中处理，存储，传输，交换，管理的⼀整套复杂的设施。

一个数据中心的主要目的是运⾏应⽤系统来处理组织的数据。

5.5.2 数据中心的组成

核心计算机机房 服务器机房 网络机房 存储机房

其他支持空间

进线间 内部电信区 行政管理理区 辅助区 支持区

5.5.3 新⼀一代数据中心

 传统数据中心的困惑

数据量急剧膨胀 能耗压⼒ 管理压⼒ ⾼可⽤性压⼒ 合规压⼒ 业务连续性压⼒

新一代数据中心简介

主要发展趋势：绿色环保 虚拟化和云计算 整合 模块化 灵活性