2020-2021第一学期20202407《计算机科学概论》第一次学习总结

学习内容：《计算机科学概论》第二部分（第二、三章）信息层

第2章   二进制数值与计数系统

#学习目标#

·区分数字分类*
*描述位置计数法
·其他基数的数字与十进制的转换
·描述基数2、8、16的关系
·描述2的幂为基数的计算的重要性

2.1   数字与计算

数字对计算至关重要。所有信息都只是用数字0和1储存的。
<u>数字（number）：抽象数学系统的一个单位，服从算数法则。</u>
自然数（natural number）：0或通过在0上重复加1得到的任何数。
负数（negative number）：小于0的数，是在相应的正数前加上负号得到的数。
整数（integer）：自然数、自然数的负数或0。
有理数（rational number）：整数或两个整数的商（不包括除以0的情况）。

2.2  位置计数法

基数（base）：计数系统的基本数值，规定了这个系统中的使用的数字量和数位位置的值。

例：以2为基数的系统里，有两个数字0和1

位置计数法（positional notation）：一种表达数字的系统，数位按顺序排列，每个数位有一个位值，数字的值是每个数位和位值的乘积之和。

例：943表示为下列多项式，其中x表示基数：

²

0的重要性：位置计数法之所以存在，完全是因为0这个概念。

十进制转其他进制

二进制与计算机

二进制数字（binary digit）：二进制计数系统中的一个数字，可以是0或1.
位（bit）：二进制数字的简称。
字节（byte）：8个二进制位。
字（word）：一个或多个字节，字中的位数称为计算机的字长。**

第三章   数据表示法

#学习目标#

区分模拟数据和数字数据
解释数据压缩和计算压缩率
解释负数和浮点数的二进制格式
描述ASCII和Unicode字符集的特征
执行各类文本压缩
解释RGB值如何定义颜色
区分光栅图形和矢量图形**

解释时间和空间视频压缩

3.1  数据和计算机

数据（data）：基本值或事实。

信息（information）：用有效的方式组织或处理过的数据。
多媒体（multimedia）：几种不同的媒体类型。

包括：数字、文本、音频、图像和图形、视频

数据压缩（data compression）：减少储存一段数据所需的空间。
带宽（bandwidth）：在固定时间内从一个地点传输到另一个地点的最大位数或字节数。
压缩率（compression）：压缩后的数据大小除以原始数据大小的值。
无损压缩（lossless compression）：不会丢失信息的数据压缩技术。
有损压缩（lossy compression）：会丢失信息的数据压缩技术。
模拟数据（analog data）：用连续形式表示的信息。
数字数据（digital data）：用离散形式表示的信息。
数字化（digitize）：把信息分割成离散的片段。

脉冲编制调制（Pulse-Code Modulation PCM):在两个极端之间跳跃的信号的变化。
重新计时（relock）：在信号降级太多之前重新插入原数字信号的行为。**

在沿线下降时，所有电信号都会降级，环境影响，信号的电平会波动。

3.2  数字数据表示法

<u>符号数值表示法（signed-magnitude representation）：符号表示数所属的分类（正数或负数）、值表示数的量值的数字表示法。</u>

十进制补码（ten‘s complement）：一种负数表示法，负数I用10的k次幂减I表示。

例：在两位数表示法中，

（）²

二进制补码中，负数最左边一位总是1。

计算二进制补码的方法：每一位取反再加一。（将1变成0，0变成1，再加1）

溢出（overflow）：给结果预留的位数存不下计算出的值的情况。

小数点（radix point）：在计数系统中，把一个实数分割成整数部分和小数部分的点。
浮点表示法（floating point）：标明了符号、尾数和指数的实数表示法。
**科学计数法（scientific notation）：另一种浮点表示法。**

3.3   文本表示法

#字符集#

字符集（character set）：字符和表示它们的代码的清单。
ASCII是美国信息交换标准代码，ASCII字符集的扩展版提供了256个字符。Unicode字符集被设计位ASCII的超集。

Unicode字符集

#文本压缩#

关键字编码（keyword encoding):用单个字符代替常用的单词。
行程长度编码：把一系列重复字符替换为它们出现次数。例：AAAAAAA可以记为A7
<u>赫夫曼编码：用变长的二进制串表示字符，使常用的字符具有较短的编码。</u>

3.4  音频数据表示法

WAV、AU、AIFF、VQF、MP3等格式

3.5  图像与图形表示法

颜色表示RGB（red-green-blue)，0表示没有该种颜色，255则表示占最大份额。

RGB的引出了三维色空间（color space）

像素（pixel）：用于表示图像的独立点，代表图像的元素。
分辨率（resolution）：用于表示图像的像素个数。
光栅图形格式（raster-graphics format）：逐个像素存储图像信息的格式。
元数据（metadata）：有关数据的数据。
**矢量图形（vector graphic）：用线段和几何形表示图像的方法。**

3.6  视频表示法

视频编译码器（video codec）：用于缩减电影大小的方法。
时间压缩（temporal compression）：根据连续帧之间的差别压缩电影的技术。
**空间压缩（spatial compression）：基于静态图像的压缩技术的电影压缩技术。`**