1、13.1 数据在计算机中的表示13.2 字符的编码23.3 多媒体数据的表示33.4 数据的存储4Contents第三章第三章数据的表示与存数据的表示与存储23.1数据在数据在计算机中的表示算机中的表示数数制制，也称“计数制”，是用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。人们生活当中买东西时使用的就是十进制，“逢十进一”嘛，大家都会。但也有不使用十进制的时候，例如时间，有12小时制和24小时制；每星期有7天，第8天就是下周一了。3678.34=6102+7101+8100+310-1+410-2N=aN=an-1n-1r rn-1n-1a an-2n-2r rn-2n-2a a0 0r r
2、0 0a a-1-1r r-1-1a a-m-mr r-m-m数码基数位权R进制数，用r个数码符号来表示的数如下。3.1数据在数据在计算机中的表示算机中的表示数制数制在讨论数制的时候都会涉及到两个基本要素：基数和位权。基基数数，是指在某种进位计数制中，每个数位上能够使用数字的个数。例如，二进制的基数为2，每个数位上能够使用的数字为0、1；十进制的基数为10，每个数位上能够使用的数字为09。位位权，所谓位权，是指一个数值的每一位上的数字的权值的大小。例如十进制数4567从低位到高位的位权分别为100、101、102、103。位位权与与基基数数的的关关系系是是：各进位制中位权的值是基数的对应位次幂
3、。位次幂的排列方式以小数点为界，整数自右向左，最低位为基数的0次幂；小数自左向右，最高位为基数的-1次幂。43.1计算机中算机中常常见见数制数制5二二进制制八八进制制十十进制制十六十六进制制数字符号数字符号0，1070909，A，B，C，D，E，F规则逢二进一逢八进一 逢十进一逢十六进一基数基数281016位位权2i8i10i16i表示方法表示方法BODH十进制数：234D或(234)10二进制数：10110B或(10110)2 十六进制数：4ACH或(4AC)16 进位计数制进位计数制6例如：123.451102+2101+3100+410-1+510-2(1010.11)2123+022+
4、121+020+12-1+12-2(23.45)8281+380+48-1+58-2(A1.23)1610161+1160+216-1+316-23.1数据在数据在计算机中的表示算机中的表示数制的表示数制的表示3.1.1数制数制不同进制数的表示方法：(1)字母后缀：例如，二进制数1010表示为1010B，八进制数23.45表示为23.45O，十进制数123.45表示为123.45D，十六进制数A1.23表示为A1.23H。(2)括号外面加下标：例如，上述数值可表示为(1010)2、(23.45)8、(123.45)10、(A1.23)16。一一般来般来说，对于十于十进制数的后制数的后缀可以省略
5、。可以省略。73.1数据在数据在计算机中的表示算机中的表示采用二进制编码是基于以下二进制的优点：1.物理上容易实现，可靠性强。2.运算简单，通用性强。3.计算机中二进制数的0、1数字与逻辑值“假”和“真”正好吻合，便于表示和进行逻辑运算。缺点：但二进制数书写冗长，所以为书写方便，一般用十六进制数或八进制数作为二进制数的简化表示。83.1.3二二进制数的算制数的算术运算运算加法运算法加法运算法则0+0=00+1=1+0=11+1=0(逢2进1)1101+1110 11011减法运算法减法运算法则0-0=1-1=01-0=10-1=1(向高位借位)11011-1110 11012.二二进制数的减法
6、运算制数的减法运算1.二二进制数的加法运算制数的加法运算9二二进制运算制运算举例例v二进制加法0+0=00+1=11+0=11+1=1 0 v二进制乘法00=001=010=011=11是进位103.1.3二二进制数的制数的逻辑运算运算与或非与或非11与关系真值表非关系真值表或关系真值表3.1.3二二进制数的制数的逻辑运算运算与或非与或非12与关系真值表非关系真值表或关系真值表进制的制的转换v不同进制的作用：二进制：数据存储形式十进制：人们常用进制，数据显示形式十六/八进制：二进制的简短书写形式v常用进制转换二进制十进制二进制十六/八进制133.1.4进制的制的转换转换成十成十进制制例如，将非
7、十进制数转换成十进制：按权展开，把各项相加即可。(101.01)212202112002-112-240100.255.25(24.4)828148048-11640.520.5(35.C)16316151601216-14850.7553.7514十十进制制转成其他成其他进制制整数部分整数部分整数部分：除以基数取余数法整数部分：除以基数取余数法25=？B252=12 低位 1122=6 062=3 032=1 112=0 高位 1 25=11001B 25=11001B小数部分：乘基数取整小数部分：乘基数取整 0.625 2 1.250 1 高位 2 0.500 0 2 1.000 1 低位
8、0.625(0.101)215二二进制数制数 八八进制制数数(十十六六进制制)v三(四位)十进制数对应一位八(进制数)，不够时补0(010 110 101.101 010)2(265.52)8（整数高位和小数低位分别补0）2 6 5 5 2(1011 0101.1010 1000)2(B5.A8)16（小数低位补0）B 5 A 816使用“计算器”工具，可更方便地进行数制转换3.1数据在数据在计算机中的表示算机中的表示3.1.5数数值在在计算机中的表示与存算机中的表示与存储1.机器数和真值在二进制表示数值时，可以用+、-、.、0和1表示无穷范围的数据，但在计算机中实现时只能用0和1表示有限范围
9、的数据，规定用“0”表示正，“1”表示负，称为“符号位符号位”，也称“数符数符。17计算机中数算机中数值数据表示数据表示v数数值型数据表示方法：值型数据表示方法：原码、反码、补码、移码原码、反码、补码、移码原码：原码：最高最高1 1位为符号位，其余位为数值位位为符号位，其余位为数值位反码反码：负数反码为数负数反码为数值位取值位取反，反，正数正数反码与反码相同。反码与反码相同。补码补码：负数补码为反码负数补码为反码+1+1，正数反码与反码相同正数反码与反码相同。18补码引入的思路引入的思路v由钟表拨表针的方法得到启示；例如：把表上的8点钟改为6点钟方法二：顺时针拨10格8+10=6方法一：反时针
10、拨2格8-2=6拨针方法小结：8-2=6 8+10=619补码存在的作用是把减法运算转换为加法运算。符号位 “0”表示正、“1”表示负符号数的机器数表示符号数的机器数表示1 10 01 10 01 11 10 00 0 定点整数定点整数 S小数点无符号位S小数点 定点小数定点小数 数数值的表示的表示2021浮点数表示浮点数表示阶码数符数符阶符符尾数尾数1100110011N=数符数符尾数尾数2阶符符阶码规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从而唯一地规定了小数点的位置。定点整数定点小数1100110011数字36.5采用单精度节浮点数在计算机中的存储36.5100100.10.1
11、0010012110B21不同不同类型数据型数据的的编码v数值数据数值数据v非数值数据非数值数据文本型数据数字符、字母、符号、汉字等非文本型数据声音、图形、图像等0101010122数据存储与转换数据存储与转换233.2ASCII编码 西文字符在计算机中的存储英文字母、阿拉伯数字、常用符号采用ASCII(American Standard Code for Information Interchange)码作为编码标准ASCII编码表：使用7位二进制编码共27=128个字符顺序：特殊控制符标点符号数字大写字母小写字母扩充ASCII码：最高位是1，用于表示图形符号2425v汉字的信息处理：v汉字
12、的显示、输出：点阵：每个点占用1位白点0，黑点1。矢量：描述字形的轮廓特征。机内机内码输入入码国国标码地址地址码字形字形码3.2汉字字的的编码26汉字字形字字形码汉字字字形形码码又称汉字字模，用于汉字在显示屏或打印机输出。汉字字形码通常有两种表示方式：点阵方式和矢量方式。用点阵表示汉字时，汉字字形码指的是这个汉字字形点阵的代码。根据输出汉字的要求不同，点阵的多少也不同。常用的点阵有1616、2424、3232、6464或者更高。27Unicode编码vUnicode编码（也叫统一码、万国码）表示几乎世界上所有书写语言的字符编码标准，UTF是Unicode Transformation Form
13、at可以用于表示世界上所有文字和符号的字符编码方案，所有的计算机都支持Unicode编码。有三套：UTF8、UTF16和UTF32兼容ASCII字符集28Unicode应用用网网页乱乱码问题v网页乱码：1.用鼠标右击页面，在弹出的菜单中选择“编码”“Unicode(UTF8)”即可。从上面弹出的快捷菜单中可以看到，当时乱码的原因很可能是选择了“中文(简体)(GBK)”造成的。2.如果还不成功那就是编码选择错了，就要通过查看网页源文件头部，看一下网页的编码设置是哪个，改成相应的就可以了。29q 文本文本 简单的文字 q 图形图形 由任意曲线组成的画面，以矢量形式存储q 图像图像 真实场景的画面，
14、数字化后以位图格式存储q 动画动画 利用了人眼的视觉特性所得到的画面印象q 音频音频 话语、音乐等各种声音q 视频视频 来自视频信号源的影像3.3多媒体数据多媒体数据的的表示表示303.3多媒体数据多媒体数据的的表示表示3.3.1图形与形与图像像31图3.11 放大后的位图与矢量图3.3.1图形与形与图像像v图形一般指用计算机软件绘制的由直线、圆、圆弧、任意曲线等图元组成的画面，以矢量图形文件形式存储。矢量文件中存储的是一组描述各个图元的大小、位置、形状、颜色、维数等属性的指令集合，通过相应的绘图软件读取这些指令可将其转换为输出设备上显示的图形。v图像由输入设备如扫描仪、数码相机等捕捉的实际场
15、景画面获取。位图文件中存储的是每个像素点的亮度、颜色，位图文件的大小与分辨率和色彩的颜色种类有关，放大、缩小会失真，占用空间比矢量文件大。常见格式有BMP、JPEG、GIF、PNG等。323.3多媒体数据多媒体数据的的表示表示v图像的数字化:采样、量化、编码1）采样：将二维空间上连续的图像转换成离散点的过程，采样的实质就是用多少个像素（Pixels）点来描述这一幅图像，称为图像的分辨率，分辨率越高，图像越清晰，存储量也就越大。2）量化：在图像离散化后，将表示图像色彩浓淡的连续变化值离散化为整数值的过程。量化字长越大，越能真实地反映原有图像的颜色，但得到的数字图像的容量也越大。3）编码：将采样和
16、量化的数据转换成为二进制数的表示形式。例如：表示一个分辨率为10241024的24位“真彩色”图像，其图像大小为：102410242483（MB）333.3.2音音频34v音频指在152000Hz频率范围的声音信号，是连续变化的模拟信号，而计算机只能处理数字信号，必须把它转换成数字信号计算机才能处理，这就是音频的数字化。v原理声音是通过空气的震动发出的，在介质中传播时，实际上是一种波，包括振幅、频率和周期，振幅决定了音量，频率决定了音调，周期决定了声波之间的距离。模模拟音音频的数字化的数字化用用计算算机机对音音频信信息息处理理，就就要要将将模模拟信信号号（如如语音音、音音乐等）等）转换成成维数
17、字信号。数字信号。模拟信号模拟信号采样采样量化量化编码编码数字信号数字信号35模模拟音音频的数字化的数字化采采样样 每每隔隔一一定定时时间间间间隔隔对对模模拟拟波波形上取一个幅度值。形上取一个幅度值。量量化化 将将每每个个采采样样点点得得到到的的幅幅度度值值，以数字存储。以数字存储。编编码码 将将采采样样和和量量化化后后的的数数字字数数据据，以一定的格式记录下来以一定的格式记录下来 振幅 频率1/T 采样点 T 振幅1/TT36视视频频 是是将一幅幅独立图像组成的序列按将一幅幅独立图像组成的序列按照一照一定的速率连续播定的速率连续播放，利用视觉暂留现放，利用视觉暂留现象在象在人的眼前呈现出连续
18、运动的画面人的眼前呈现出连续运动的画面。373.3.3视频例如，例如，1分钟的数字视频容分钟的数字视频容量量640480 3 30 60=1 658 880 000字节字节分辨率分辨率帧/秒秒采采样深度深度 时间3.3.4动画画v定义一幅幅静态图像的连续播放动形成的活动画面。v概念帧组成动画的每一个静态画面。帧速率：动画的播放速度，用帧/秒（f/s）表示。一般情况下，动画播放速度是12f/s，视频是25f/s，人眼看到的就是连续画面。38逐逐帧动画画FRAMEFRAME 01 01 FRAME FRAME 02 02 FRAME FRAME 0303 FRAME FRAME 04 04 FRA
19、ME FRAME 0505 FRAME FRAME 06 06 FRAME FRAME 0707数据数据的的存存储基本概念基本概念v数数据据是对现实世界的抽象，数据用人为规定的符号来表示从现实世界中观察和收集到的现象和事实。v数据数据项是指具有独立含义的最小的数据存储单位，如果进一步分割则会失去数据本质的含义比如地名“广州”代表了一个城市，如果再进一步拆解为“广”，则与这地方本身代表的对象没有实际的关系。v数据存数据存储是将信息以各种不同的形式存储在外存的过程，通常以文件的形式存储在外存设备中。文件存储时，为了读取和处理的方便，需要对数据进行合理编排，通常会对数据进行不同层次的组织。39数据存
20、数据存储分分类40数据数据的的存存储1.单一一类型的数据存型的数据存储计算机中基本的数据类型包括数字、文本、图像和声音。这里单一类型数据是指数据中只存在一种数据类型格式，并且数据之间没有明确的语义关系，比如文本文件里面只有字符，如下图展示了一个文本文件“jnu.txt”。41数据数据的的存存储-对比下图展示的是文本文件的存储，每一行存储16个字符，每行前面的数字代表字符位置（十六进制形式）。从图中可以看到第一个字符存储的数字是0 x4a，即一个十六进制的数4a，其对应的十进制数是74，也就是字母“J”对应的ASCII码（大写字母“A”对应的ASCII码是65），以此类推，可以发现此文本文件包含
21、的是一个个连续存放的字符。42数据数据的的存存储-对比对于此类文件进行存储时，需要逐个读取其中的数据，再进行相应的数据计算，比如如果要想将图中的“Jinan”修改为“JiNan”，就需要修改对应的ASCII码数值为78（大写字符N的ASCII码），其对应的十六进制数为4e。43复合数据存复合数据存储v复合数据是指在同一个文件内部包含了不同种类的数据。比如视频、动画、Word、Excel、数据库类型等。v分类1.视频文件2.标记语言文件3.面向对象4.结构化数据44标记语言文件言文件45复合数据存复合数据存储-面向面向对象象-Word文件文件Word文件也可包含文本、图像、动画、表格等，还可以对
22、数据对象进行非常丰富的格式设置，但Word文件的存储与文本文件有很大的不同，Word文件其实是一个Zip压缩文件，可以用Zip软件进行解压。如下图所示是对“jnu.docx”文件进行解压后的内容。46Word文件解析文件解析vWord文件对应的压缩包主要由XML文件构成，分为四个部分：docProps：目录中的XML文件是保存了docx文件的属性，其中包括core.xml、app.xml文件。Word：目录中包含了文档的字体、格式、风格、web设置等。_rels：目录中会有一个.rels后缀的文件，它里面保存了这个目录下各个Part之间的关系。Content_Types.xml：是目录文件，记
23、录每一个XML文件的内容类型。47数据数据的的存存储结构化构化1.结构化数据定义结构化的数据是指可以使用关系型数据库表示和存储，由二维表结构来逻辑表达和实现，严格地遵循数据格式与长度规范，主要通过关系型数据库进行存储和管理。数据以行为单位，一行数据表示一个实体的信息，每一列数据的属性是相同的。保存和管理这些数据一般为关系数据库，当使用结构化查询语言SQL时，计算机程序很容易搜索这些数据。结构化数据具有的明确的关系使得这些数据运用起来十分方便。48数据数据的的存存储-结构化数据构化数据举例例如下图所示的是一个关系数据库的基本表，首行是字段名（也叫属性），每行代表一条记录，即每个交易单的基本数据。
24、4950Email：章章节测试题51521.在下列用不同数制表示的四个数中,数值最大的是()。十六进制数3FA十进制数62B八进制数75C二进制数111100D提交单选题1分532.ASCII码是一种由()位二进制数编码的标准码。16A15B8C7D提交单选题1分543.汉字字形码是在()时使用的。输出时A输入时B内部传送时C两台计算机之间交换信息时D提交单选题1分554.存储一个汉字的内码所需的字节数是()个。1A2B4C8D提交单选题1分565.二进制数101101.1001与11010.0101之和的十进制数表示是()。39.875A39.625B71.875C71.625D提交单选题1
25、分576.在“半角”方式下输入的汉字所占用的存储空间为()。1BA2BB1bC2bD提交单选题1分587.使用1个字节二进制位存储图像的颜色信息能够表示()种颜色。1A2B128C256D提交单选题1分598.模数转换器(即A/D转换器)的功能是将()。数字量和模拟量的混合处理A模拟量转换为数字量B数字转换为二进制C声音转换为声波D提交单选题1分609.下列字符中,其ASCII码值最大的是()。9ADBaCyD提交单选题1分6110.设汉字点阵为3232,那么1个汉字的字形码信息所占用的字节数是()。1024A512B256C128D提交单选题1分621.正数的补码是该数的反码。()正确A错误
26、B提交单选题1分632.负数的补码是该数的反码最右加1。()正确A错误B提交单选题1分643.在编码时,笔画多的汉字比笔画少的汉字所占的存储容量大。()正确A错误B提交单选题1分654.西文字符在计算机中以ASCII码表示。()正确A错误B提交单选题1分665.中文的区位码与机内码相同。()正确A错误B提交单选题1分671.7位的ASCII码用1个字节表示，其最高位为填空1。作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题1分682.字符“0”至字符“9”的ASCII码值递填空1。作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题1分693.十进制数转换成r进制数的算法中,小数部分转换方法是填空1。
27、作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题1分704.字符“a”的ASCII码十进制值为填空1。作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题1分715.二进制数1001010101转换为八进制数为填空1。作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题1分721.简述计算机为什么要采用二进制。作答正常使用主观题需2.0以上版本雨课堂主观题10分732.简述十进制数转换为非十进制数的方法。作答正常使用主观题需2.0以上版本雨课堂主观题10分743.每个汉字的内码和外码都是唯一的吗?作答正常使用主观题需2.0以上版本雨课堂主观题10分754.简述结构化数据和非结构化数据的区别。作答正常使用主观题需2.0以上版本雨课堂主观题10分
