大学计算机基础--Office 2010版(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-09-05 11:52:30

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作者:林永兴

出版社:电子工业出版社

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大学计算机基础--Office 2010版

大学计算机基础--Office 2010版试读:

版权信息书名:大学计算机基础--Office 2010版作者:林永兴排版:小暑暑出版社:电子工业出版社出版时间:2016-06-01ISBN:9787121289132本书由电子工业出版社有限公司授权北京当当科文电子商务有限公司制作与发行。— · 版权所有 侵权必究 · —前 言

计算机作为信息处理的强大工具,其作用已经影响并改变着人们的工作、学习和生活,掌握计算机的基本知识和熟练使用当今流行的系统平台及办公软件工具等是当代大学生必备的技能,也是各类专业技术人员必需的基本素质。

随着计算机技术的飞速发展,计算机基础教育的改革也在不断地深入。教育部高等学校计算机基础教学指导委员会提出计算机基础教学应达到“对计算机的认知能力、利用计算机解决问题能力、基于网络的协同能力和信息社会中终身学习能力”的要求。本书正是根据这4项“能力结构”的要求和社会对应用型高校毕业生的需求而编写的,旨在培养大学生的信息素养,切实提高学生计算机的操作技能和应用水平。全书内容由作者结合近几年来计算机技术的发展,在多年教学实践经验的基础上精心设计而成,兼收并蓄了国内外同类教材的主要内容,能够反映当代信息技术最新成果,对于计算机基本知识和技能的介绍较为全面,基础和实践并重,具有很强的实用性和时效性。

本书内容的组织重在适应独立学院学生的特点,同时考虑当代大学生计算机知识起点普遍提高但各地区教育又不平衡的实际情况。在编写过程中力求内容新颖通俗、概念准确清楚、表达图文并茂、操作步骤详细。书中还精选了一定数量的习题,供读者巩固所学内容,检查自己的学习效果。本书适合作为以培养应用型人才为目标的独立学院、高职高专院校的教材,也可作为计算机培训班及自学者的参考书。

全书共分2篇,第1篇为“计算机基础知识”篇,共5章,此部分内容强调基础性和先导性,主要内容为:计算机与信息的基本概念和基础知识;计算机系统的组成;操作系统的基本原理;计算机网络的基础知识及Internet的服务和应用;计算机信息安全基本知识。第2篇为“Office 2010办公技术”篇,共4章,此部分内容强调“技能”、突出“应用”,主要内容为:Office 2010常用组件的共性操作;Word的操作和使用方法;Excel的操作和使用方法;PowerPoint的操作和使用方法。

本书编者均为浙江理工大学科技与艺术学院在教学一线多年从事计算机基础课程教学和教育研究的教师。在编写过程中,将长期积累的教学经验和体会融入到了知识系统的各个部分。全书由林永兴担任主编,范玉仙、蓝庆青、胡萍、付春捷、陈淑玉、黄志远、温泉、冯凌凌、刘天参与编写,其中:第1章由范玉仙和冯凌凌编写;第2章由范玉仙和刘天编写;第3章由陈淑玉编写;第4章由黄志远编写;第5章由温泉编写;第6章、第9章由林永兴编写;第7章由胡萍和付春捷编写;第8章由蓝庆青编写。

由于教材涉及计算机学科多方面的内容,里面包含的知识浩瀚如烟,加之时间仓促和水平所限,书中定有欠妥甚至错误之处,敬请专家、读者不吝批评指正。编者2016年5月第1篇计算机基础知识本篇主要为读者介绍与计算机相关的一些基础知识,包括计算机的发展历程、计算机中信息的表示与存储、计算机的系统组成、操作系统的基本概念、计算机网络基础和计算机信息安全等,使读者对计算机有一个概括的理解,认识计算机的基本工作原理,了解操作系统的基本功能,对计算机网络及应用有一个更系统的认识,同时对计算机系统会面临的威胁有一个初步认识,并要求掌握一定的防范措施。第1章 计算机与信息

计算机作为20世纪科学技术最卓越的成就之一,正在改变并将继续影响和改变人们的学习、工作和生活方式。进入21世纪以来,计算机的发展非常迅速,在科学技术、国防事业、经济、工农业生产以及人类生活的各个方面都发挥着越来越大的作用,它替代了人们许多烦琐的工作,提高了工作效率,丰富了人们的文化生活。计算机作为信息处理的强大工具,其应用已经渗透到人类生活的各个领域。全面系统地掌握计算机基础知识和基本应用将成为当代大学生适应信息社会发展的基本素质。1.1 引子:计算机的起源

计算机的英文原词“computer”是指从事数据计算的人,他们往往借助某些机械计算设备或模拟计算机,这些早期计算设备的祖先包括有算盘,算盘大约在宋元时期开始流行,并陆续传到日本、朝鲜、印度、美国、东南亚等国家和地区,深受欢迎。

随着中世纪欧洲数学与工程学的再次繁荣,1642年法国科学家帕斯卡(B.Pascal)发明了著名的帕斯卡机械计算机,首次确立了计算机器的概念,帕期卡设计的计算机由一系列齿轮组成,而用发条作为动力装置,这种机器只能做6位数的加法和减法。

1822年,英国剑桥大学科学家巴贝奇(C.Babbage)从纺织行业中的提花编织机的穿孔卡片控制机器运转的设计中得到启发,完成第一台“差分机”,该设备可以处理3个不同的5 位数,计算精度达到6 位小数。

1936年,美国哈佛大学教授霍华德·艾肯(Howard Aiken)在读过巴贝奇和爱达的笔记后,提出用机电的方法而不是纯机械的方法来实现分析机的想法,并于1944年研制成功Mark 1号,在哈佛大学投入运行。这台机器采用了大量的继电器作为开关元件,采用穿孔纸带进行程序控制,代表着自帕斯卡计算机问世以来机械计算机和电动计算机的最高水平。

1946年由物理学家莫克利和埃克特在宾夕法尼亚大学研制出名为ENIAC的计算机,被公认为世界上第一台电子计算机,它的研制成功为以后计算机科学的发展奠定了基础。1.2 计算机发展历程

从1946年第一台电子计算机诞生至今,计算机已经走过了70多年的历程。为了更清楚地呈现计算机发展历程,根据计算机性能和使用主要元器件的不同,将计算机的发展划分成4个阶段。每一个阶段在技术上都是一次新的突破,在性能上都是一次质的飞跃。

1.第一代电子管计算机(1946~1955年)

1946年2月14日,标志现代计算机诞生的ENIAC在费城公诸于世。ENIAC是计算机发展史上的里程碑,它通过不同部分之间的重新接线编程,拥有并行计算能力。ENIAC由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发,是为了分析和计算炮弹的弹道轨迹而研制的,如图1-1所示。图1-1 ENIAC电子计算机

20世纪40年代中期,美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(1903~1957)参加了宾夕法尼亚大学的开发小组,他提出了一个计算机设计方案,其中提到了两个设想:采用二进制和存储程序,这奠定了现代计算机的结构理论,也使冯·诺伊曼成为“现代电子计算机之父”。

宾夕法尼亚大学于1945年开始研制世界上第一台按存储程序思想设计的计算机——EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)离散变量自动电子计算机,是第一台现代意义的通用计算机,但直至1952年EDVAC才制造完成。

1949年5月,英国剑桥大学数学实验室根据冯·诺依曼的思想,制造了电子延迟存储自动计算机EDSAC(Electronic Delay Storage Auto-matic Calculator),这是第一台投入运行的拥有存储程序结构的电子计算机。

第一代电子管计算机主要用于科学计算,体积大、速度慢、故障率高。在这一时期,用二进制的0和1表示数据和程序,一些机器配置了汇编语言和子程序库,用于科学计算的高级语言FORTRAN初露头角。磁带开始作为辅助存储器使用。

2.第二代晶体管计算机(1956~1964年)

1948年,晶体管的发明大大促进了计算机的发展,它代替了体积相对庞大的电子管。首先使用晶体管技术的是早期的超级计算机,主要用于原子科学的大量数据处理,这些机器价格昂贵,生产数量极少。1956年,晶体管开始在计算机中广泛使用,晶体管和磁芯存储器的应用产生了第二代计算机。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。

1960年,出现了一些成功用于商业领域、大学和政府部门的第二代计算机。现代计算机的一些部件,如打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等也开始使用。第一台晶体管计算机是CDC公司制造的1604机器。在这一时期出现了更高级的COBOL和FORTRAN等语言,以单词、语句和数学公式代替了二进制机器码,使计算机编程变得更容易。从此新的职业开始出现,如程序员、分析员和计算机系统专家,整个软件产业也由此诞生。

3.第三代集成电路计算机(1965~1971年)

虽然晶体管比起电子管是一个明显的进步,但晶体管会产生大量的热量,而损害计算机内部的敏感部件。1958年发明了集成电路(IC),将3种电子元器件结合到一片小小的硅片上,并把这一技术应用到计算机上,于是计算机变得更小,功耗更低,速度更快。这一时期操作系统日益完善,高级语言种类进一步增加,使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。磁盘逐渐成为不可缺少的辅助存储器。

4.第四代大规模/超大规模集成电路计算机(1972年至今)

出现集成电路后,其唯一的发展方向是扩大集成规模。大规模集成电路(LSI)可以在一个芯片上容纳几百个元器件。到了20世纪80年代,超大规模集成电路(VLSI)在芯片上容纳了几十万个元器件,后来的ULSI将数字扩充到百万级甚至更多。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元器件使得计算机的体积和价格不断下降,而功能和可靠性不断增强。现在的英特尔酷睿i5处理器包含超过10亿个晶体管。

随着计算机技术的不断发展和应用领域的扩展,电子计算机还在向以下4个方向发展:(1)巨型化。天文、军事、仿真等领域需要进行大量的计算,要求计算机有更高的运算速度、更大的存储量,这就需要研制功能更强的巨型计算机。(2)微型化。专用微型机已经大量应用于仪器、仪表和家用电器中。通用微型机已经大量进入办公室和家庭,但人们需要体积更小、更轻便、易于携带的微型机,以便出门在外或在旅途中使用。应运而生的便携式微型机(笔记本型)和掌上微型机正在不断涌现,迅速普及。(3)网络化。将地理位置分散的计算机通过专用的电缆或通信线路互相连接,就组成了计算机网络。网络可以使分散的各种资源得到共享,使计算机的实际效用提高了很多。通过互联网,人们足不出户就可获取大量的信息、与世界各地的亲友快捷通信、进行网上贸易等。(4)智能化。目前的计算机已能够部分地代替人的脑力劳动,因此也常称为“电脑”。但是人们希望计算机具有更多的类似人的智能,比如能听懂人类的语言、能识别图形、会自行学习等。

近年来,通过进一步的深入研究,发现由于电子电路的局限性,理论上电子计算机的发展也有一定的局限,因此人们正在研制不使用集成电路的计算机,例如生物计算机、量子计算机、光子计算机、超导计算机等。

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摩尔定律与安迪-比尔定律

2015年4月19日,人们在美国加利福尼亚州山景城计算机历史博物馆举办了摩尔定律提出50周年的纪念活动。摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)在1965年提出来的,其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18~24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的计算机性能,将每隔18~24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度,虽然这个发展速度令人难以置信,但是几十年IT行业的发展始终遵循着摩尔定律预测的速度。

摩尔定律给所有的计算机消费者带来了希望,如果我今天嫌计算机贵买不起,那么等18个月就可以用一半的价格来买,要真是这样简单的话,计算机的销售量就上不去了,但事实并非如此。那么是什么动力促进人们不断更新自己的硬件呢?IT界把它总结为安迪-比尔定理。

安迪-比尔定理 (Andyand Bill’s Law)是对IT产业中软件和硬件升级换代关系的一个概括。原话是“Andy gives, Bill takes away.(安迪提供什么,比尔拿走什么。)”,其中“安迪”是指英特尔前CEO安迪·格鲁夫,而“比尔”是指微软前任CEO比尔·盖茨,这句话的意思是,硬件提高的性能,很快被软件消耗掉了。

在过去的几十年里,英特尔处理器的处理速度以每18个月翻一番,计算机内存与硬盘以更快的速度增长,但是,微软操作系统等应用软件越来越慢,也越做越大,吃掉了由硬件提升带来的好处。它们的操作系统和应用软件越做越大,消耗硬件资源越来越多。所以,现在的计算机虽然比10年前快了100倍,但运行软件的感觉还是和以前差不多。更糟糕的是,用户发现,如果不更新计算机,现在很多新的软件就用不了,连上网也是个问题。

1.2.1 计算机的特点

1.高速运算能力

计算机由电子器件构成,具有很高的处理速度。现代计算机的运行速度越来越快,已从第一代的每秒几万次发展到每秒几千万亿次,甚至更快。2015年11月公布的全球500强最快超级计算机排行榜,中国的天河二号以持续计算速度33.86千万亿次/秒的成绩蝉联全球最快超级计算机,第二名美国“泰坦”的浮点运算速度为每秒17.59千万亿次。高速的运算能力使计算机在天气预报、金融工程数据分析、石油地质资料处理、核能开发利用、航空航天等领域得到广泛应用。

2.计算精确度高

几乎所有复杂的计算都可以由计算机来实现。在许多尖端的科学领域,通常需要有相当高的精度要求,计算机的运算精度可以达到很308高。目前计算机双精度表示的最大有效数值约1.8*10,从理论上说随着计算机技术的不断发展,计算精度可以提高到任意精度。例如,借助于超级计算机,人们已经计算得到了圆周率的2061亿位精度。

3.准确的逻辑判断能力

具有逻辑判断能力是计算机的一个重要特点。计算机可以根据判断结果,自动决定下一步要执行的命令。通过程序和逻辑判断能力,计算机可以应用于自动控制、对抗、对决、推理等领域。正因为计算机具有逻辑判断能力,具有智能功能,故称为“电脑”。

4.存储容量大、存储时间长

计算机的存储器可以把原始数据、中间结果、运算指令等存储起来以备随时调用。存储器不仅可以存储大量的数据信息,而且能够迅速准确地读取这些信息。随着计算机存储技术的不断发展,计算机的存储容量越来越大,价格却越来越低。

5.网络与通信功能

当今计算机的使用已经完全不同于诞生之初的单机时代,往往与网络、通信等技术密切相关,运用通信技术让成千上万台计算机连接成网络,超越了地理界限,实现了网上软件资源、硬件资源和信息资源的共享。

6.通用性强

计算机的应用十分广泛,只要编制各种不同的程序,让计算机自动执行这些程序,就可以实现各种不同的目的,这体现了计算机具有很强的通用性,由此人们常用的计算机也称为通用计算机。

1.2.2 计算机的应用

计算机发展到今天,其用途越来越广泛,几乎普及到各行各业,触及到人类生产和生活的方方面面,并且还在不断向各行各业渗透扩展,可以说是无处不在、无所不用。计算机的用途主要有以下几个方面:(1)科学计算。科学计算又称数值计算,是计算机最早的应用领域,是指完成科学研究和工程技术中所提出的数学问题的计算。这类计算往往用一般计算工具难以完成。例如证明画地图时只需4种颜色即可做到使相邻两国不出现同一颜色的“四色定理”,在数学上长期不能得到证明,成为一大难题,因为用人工证明昼夜不停地计算要算十几万年,而使用高速电子计算机,这个问题即可解决。还有一类问题如用人工计算速度太慢,得到结果时已失去实际意义,如气象预报,只有采用计算机快速计算才能及时解决。(2)数据处理。数据处理又称信息处理,是利用计算机对信息资源进行输入、分类、存储、整理、合并和统计等加工处理,并产生有用的处理结果。随着计算机的日益普及,在计算机应用领域中,数值计算所占比重很小,通过计算机的数据处理进行信息管理已成为主要的应用。(3)过程控制。过程控制又称实时控制。从20世纪60年代起,实时控制就开始应用于冶金、机械、电力、石油化工等领域。例如高炉炼铁,计算机用于控制投料、出铁出渣以及对原料和生铁成分的管理和控制,通过对数据的采集和处理,实现对各工作操作的指导。实时控制是实现工业生产过程自动化的一个重要手段,现在还可利用网络扩大实时控制的范围。(4)计算机辅助系统。

①计算机辅助设计与制造,简称CAD与CAM。它是将计算机的快速计算、逻辑判断等功能和人的经验与判断能力相结合,形成一个专业系统,用来辅助产品或各项工程的设计制造,使设计和制造过程实现半自动化或自动化,这不仅可以缩短设计周期,节省人力、物力,降低成本,而且可提高产品质量。

计算机辅助设计已广泛应用于飞机、船舶、汽车、建筑、服装等行业。牵涉外观形状设计的称为计算机辅助几何设计;另一类是应用于集成电路中的布线,称为计算机辅助逻辑设计。

②计算机集成制造系统,简称CIMS。它是集设计、制造、管理三大功能于一体的现代化工厂生产系统。CIMS是从20世纪80年代初期迅速发展起来的一种新型的生产模式,具有生产效率高、生产周期短等优点。

③计算机辅助教育,简称CDE。它包括计算机辅助教学(CAI)和计算机管理教学(CMI)。在计算机辅助教学中,课件CAI系统所使用的教学软件相当于传统教学中的教材,并能实现远程教学、个别教学,具有自我检测、自动评分等功能。可模拟实验过程,并通过画面直观展示给学生,它是一种现代化教育强有力的手段。

④其他计算机辅助系统。如利用计算机作为工具辅助产品测试的计算机辅助测试(CAT),利用计算机对文字、图像等信息进行处理、编辑、排版的计算机辅助出版(CAP)等。(5)人工智能。人工智能,简称AI,它是让计算机模拟人的某些智能行为。人的智能活动是高度复杂的脑力劳动,如联想记忆、模式识别、决策对弈、文艺创作、创造发明等,都是一些复杂的生理和心理活动过程。人工智能是一门涉及许多学科的边缘学科。近20余年来,围绕AI的应用主要表现在以下几个方面:

①机器人。可分为工业机器人和智能机器人。工业机器人由事先编好的程序控制,通常用于完成重复性的规定操作。智能机器人具有感知和识别能力,能说话和回答问题。

②专家系统。它是用于模拟专家智能的一类软件,需要时只需由用户输入要查询的问题和有关数据,专家系统通过推理判断后向用户作出解答。

③模式识别。它的实质是抽取被识别对象的特征,与事先存在于计算机中的已知对象的特征进行比较与判别。如文字识别、声音识别、邮件自动分检、指纹识别、机器人景物分析等都是模式识别应用的实例。

④智能检索。计算机中除存储经典数据库中代表已知的“事实”外,智能数据库和知识库中还存储供推理和联想使用的“规则”,因而智能检索具有一定的推理能力。

人工智能就是让计算机完成一些需要人的智力才能完成的任务。(6)网络通信和数字娱乐。计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。计算机网络的建立,不仅解决了一个单位、一个地区、一个国家乃至全球计算机与计算机之间的通信,各种软、硬件资源的共享,还大大促进了远距离的文字、图像、视频和声音等各类数据的传输与处理。

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人工智能正在改变大家的生活

2016年3月15日,受全世界关注的谷歌“阿尔法围棋”(AlphaGo)与韩国棋手李世石的“人机大战”结束,AlphaGo以4:1战胜李世石。

在赛前,围棋界很多高手都站在李世石一边,中国棋圣聂卫平认为李世石败北是不可能的事情。但在观看四局比赛后,对于计算机的实力,聂卫平赞不绝口,坦言计算机中盘实力有13到15段,我们需要向AlphaGo脱帽致敬。人工智能除了在围棋黑马AlphaGo外,微软开发的人工智能助理Cortana也受到广泛关注。

Cortana可以说是微软在机器学习和人工智能领域方面的尝试。微软想实现的事情是,手机用户与小娜的智能交互,不是简单地基于存储式的问答,而是对话。它会记录用户的行为和使用习惯,利用云计算、搜索引擎和“非结构化数据”分析,读取和“学习”包括手机中的文本文件、电子邮件、图片、视频等数据,来理解用户的语义和语境,从而实现人机交互。一个很简单的例子就是,假如手机中记录的日程显示将要参加会议,那么不需任何操作,Cortana到时就会自动将手机调至会议状态。

1.2.3 计算机的分类

计算机的种类很多,而且分类的方法也很多。一般是按计算机是否专用、处理的信号类型和计算机的性能来考虑的。

按计算机是否专用来进行分类,可以把计算机分为专用计算机和通用计算机。专用计算机是针对某一特定用途而设计的计算机,如武器装备系统中用于武器控制、指挥控制、通信系统、作战仿真的嵌入式计算机。通用计算机是指为了解决多种问题而设计的具有多种用途的计算机。早期的计算机都是针对特定用途而设计的,20世纪60年代起开始制造通用计算机,人们目前使用的大多是通用计算机。

根据处理的信号不同,计算机又可以分为数字计算机和模拟计算机。数字计算机是指其运算处理的数据都是用离散数字量表示的。模拟计算机是指其运算处理的数据是用连续模拟量表示的。目前在使用的计算机几乎都是数字计算机。

根据计算机演变过程和计算机的性能以及近期可能的发展趋势,通常把计算机分为以下五大类:(1)超级计算机(巨型机)。超级计算机通常是指存储容量和体积最大、运算速度最快、价格最贵的计算机。超级计算机的运算速度在每秒千万亿次以上,如前面提到的我国“天河二号”高性能计算系统等。(2)大中型计算机。国外习惯上将大型计算机称为大型主机,它是通用系列计算机中的高端机种,其性能仅次于巨型机。支持批处理、分时处理、并行处理等,通常用于大型企业、银行、重点高校、石油勘探、地球物理研究以及气象部门等需要处理大量数据的领域。(3)小型机。与大型机相比,小型机具有规模小、结构相对简单、价格便宜、操作简单、易于维护、与外部设备的连接比较容易等特点。小型机一般用于工业生产自动化控制和事物处理,如飞机订票系统、网络管理中心等。(4)工作站。工作站与高档微型机之间的界限并不十分明确,工作站有其明显的特征:使用大屏幕、高分辨率的显示器,有大容量的内外存储器,而且大多具有网络功能。它们的用途也比较特殊,例如用于计算机辅助设计、图像处理、软件工程以及大型控制中心。(5)个人计算机(微型机)。个人计算机(Personal Computer,PC)是目前发展最快的领域,也是随着大规模集成电路的发展而发展起来的,它以微处理器为核心,主要面向个人和家庭。目前,微型机的发展很快,种类也很多,归纳起来常见的有台式计算机、便携式计算机、手持式计算机等。

①台式计算机。台式计算机是固定摆放在桌子上的计算机,一般用于所有需要使用计算机而场所相对固定的地方。由于台式计算机灵活的硬件配置和丰富的软件资源使其得到广泛应用,如图1-2(a)所示。

②便携式计算机。便携式计算机是屏幕较薄的轻型移动PC,通常称为“笔记本电脑”。它具有体积小、重量轻、便于携带的特点,可以靠交流电或电池工作,如图1-2(b)所示。

③手持式计算机。手持式计算机也称为“个人数字助理”(Personal Digital Assistant,PDA)或“掌上电脑”。它压缩或删除一些标准部件(如键盘),具有手写识别功能,靠电池供电,尺寸更小,携带更方便,几乎可以带到任何地方,如图1-2(c)所示。

④嵌入式计算机。嵌入式计算机(Embedded Computer)是作为一个信息处理部件嵌入到应用系统之中的计算机。嵌入式计算机用得最多的是单片计算机和单板计算机。把微处理器、存储器、输入/输出接口电路安装在一块印制电路板上,就构成单板计算机。如果把微处理器和一定容量的存储器以及输入/输出接口电路、定时器/时钟等集成在一块芯片上,就构成了一个可独立工作的单片计算机。单片计算机已广泛应用于家用电器、仪器仪表、医疗设备、数控机床、工业机器人、战略战术武器系统以及航天、测控和导航系统等。图1-2 微型机1.3 信息与信息社会

1.3.1 引子:大数据时代给我们生活带来的影响

在维克托·迈尔-舍恩伯格及肯尼斯·库克耶编写的《大数据时代》中前瞻性地指出,大数据带来的信息风暴正在变革我们的生活、工作和思维,大数据开启了一次重大的时代转型。

目前大数据已经成为了新发明和新服务的源泉,并且已经应用在众多领域。在《大数据时代》中提到这么一个例子:早在2003年,奥伦·埃齐奥尼就利用大数据开发了一个飞机票价格预测系统。这就是大数据应用的简单实例。

2003年,奥伦·埃齐奥尼(OrenEtzioni)准备乘坐从西雅图到洛杉矶的飞机去参加弟弟的婚礼。他知道飞机票越早预订越便宜,于是他在这个大喜日子来临之前的几个月,就在网上预订了一张去洛杉矶的机票。在飞机上,埃齐奥尼好奇地问邻座的乘客花了多少钱购买机票。当得知虽然那个人的机票比他买得更晚,但是票价却比他便宜得多时,他感到非常气愤。于是,他又询问了另外几个乘客,结果发现大家买的票居然都比他的便宜。

对大多数人来说,这种被敲竹杠的感觉也许会随着他们走下飞机而消失。然而,埃齐奥尼在飞机着陆之后,他下定决心要帮助人们开发一个系统,用来推测当前网页上的机票价格是否合理。

埃齐奥尼表示,他不需要去解开机票价格差异的奥秘,他要做的仅仅是预测当前的机票价格在未来一段时间内会上涨还是下降。如果一张机票的平均价格呈下降趋势,系统就会帮助用户做出稍后再购票的明智选择。反过来,如果一张机票的平均价格呈上涨趋势,系统就会提醒用户立刻购买该机票。

埃齐奥尼创立了一个预测系统,这个预测系统建立在41天之内的12000个价格样本基础之上,而这些数据都是从一个旅游网站上爬取过来的。这个预测系统并不能说明原因,只能推测会发生什么。也就是说,它不知道是哪些因素导致了机票价格的波动。机票降价是因为有很多没卖掉的座位、季节性原因,它都不知道。这个系统只知道利用其他航班的数据来预测未来机票价格的走势。

这个小项目逐渐发展成为一家得到了风险投资基金支持的科技创业公司,名为Farecast。使用Farecast票价预测工具购买机票的旅客,平均每张机票可节省50美元。

1.3.2 信息概述

大数据是目前计算机发展的一个重要方向,但是如何从大数据中获取有效信息是大数据处理的重要一环。我们可以通过图1-3来理解数据与信息的关系。

什么是信息?它有哪些特征?下面将进行具体介绍。图1-3 数据与信息的关系

1.信息的概念

信息的一般概念是个哲学概念,对它的定义有很多,但没有一个是公认的,不同的研究领域对信息的理解是不同的。信息论的创始人克劳德·艾尔伍德·香农认为,信息是用来消除不确定信息接收者某种认识上的不准确的东西。控制论的创始人维纳则认为,信息是人们在适应客观世界并将这种适应反作用于客观世界的过程中,同客观世界进行交换的内容名称。我国信息论学者钟义信教授认为,信息是事物运动的状态和方式,也就是事物内部结构和外部联系的状态和方式。

据不完全统计,有关信息的定义有100多种,它们都从不同侧面、不同层次揭示了信息的特征与性质,但同时也都存在着一定的局限性。

现实世界中,语音、文字、符号、图形和图像等都是信息的表达形式。

2.信息的特征

信息是事物存在和运动的状态与方式,也是客观事物运动和变化的反映。有价值的信息具有以下特征:(1)事实性。信息应以事实为依据,能真实地反映客观现实的信息是真实信息,反之为虚假信息,只会害人害己。对真实信息的正确处理可产生正确的结果。(2)等级保密性。对应于信息的获取、加工及其针对不同的使用对象或使用级别,信息有不同的等级。它反映了信息的安全层次和安全级别,人们根据信息的价值来确定保密的级别和程度、共享的范围。(3)滞后性。由于信息是加工后的数据,而数据的采集和处理需要一定的时间,因此信息相对于事实有一段时间的延迟。(4)时效性。信息的时效性是指信息的新旧程度。在某一时刻得到的信息(如新闻报道、天气预报等)将随着时间的推移而失去原有的价值。(5)可压缩性。信息可以根据需要抽取关键内容,进行合理的、科学的压缩,可以用不同信息量来描述同一事物。人们常常用尽可能少的信息量描述一件事物的主要特征,但信息不能无限压缩以免造成重要信息的丢失。信息的压缩是提取有用信息的精炼过程。(6)传递性。信息的传递是与物质和能量的传递同时进行的。语言、表情、动作、报刊、书籍、广播、电视、电话等是人类常用的信息传递方式。(7)可转换性。信息可以从一种形态转换为另一种形态。如自然信息可转换为语言、文字和图像等形态,也可转换为电磁波信号和计算机代码,转换的主要条件是信息被人们有效地利用。(8)共享性。信息可以被分享,如使用网络、电视、报纸等传输的信息,接收对象众多,即可以使很多人在不同的时间、地点共享同一信息。信息共享也可能会使信息的所有者蒙受损失,例如,专利技术、军事动态等。为了避免信息共享给信息所有者造成损失,信息共享是有范围(区域、时间上)的和有条件(权限)的。(9)存储性。信息可以存储。大脑就是一个天然信息存储器,人类发明的文字、摄影、录音、录像以及计算机存储器等都可以进行信息存储。(10)可处理性。人脑就是最佳的信息处理器,人脑的思维功能可以进行决策、设计、研究、写作、改进、发明、创造等多种信息处理活动。计算机具有强大的信息处理功能。(11)增值性。合理地使用信息或对信息的再次加工,可以使信息增值。例如,商场每天的销售数据能够帮助决策者掌握经营状况;若选用有效的决策分析工具对销售数据再次加工,得到的信息就能帮助决策者合理组织商品,提高商场的盈利能力。

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你为企业的用户画像贡献了多少信息?

伴随着大数据应用的讨论、创新,个性化技术成为了一个重要落地点。用户画像越来越被企业所重视。

如何形成用户画像,用户画像最终又是如何使用的?下面就以京东为例。

一方面是海量信息的汇集,京东是一家大型全品类综合电商,海量商品和消费者产生了从网站前端浏览、搜索、评价、交易到网站后端支付、收货、客服等多维度全覆盖的数据体系,另一方面日益复杂的业务场景和逻辑使得信息的处理挖掘日益重要。也就是说,京东已经形成一个储量丰富、品位上乘且增量巨大的数据金矿,但是在相当长一段时间,很多业务商家会觉得很奇怪,为什么我的促销活动做了这么久,力度也挺大,就是没有带来预期用户的增长呢?从用户画像分析来看,很可能是在错误的时间错误的地点对错误的人做了错误的促销活动。

用户画像就是在解决把数据转化为商业价值的问题,就是从海量数据中来挖金炼银。这些以TB计的高质量多维数据记录着用户长期大量的网络行为,用户画像据此来还原用户的属性特征、社会背景、兴趣喜好,甚至还能揭示内心需求、性格特点、社交人群等潜在属性。了解了用户各种消费行为和需求,精准刻画人群特征,并针对特定业务场景进行用户特征不同维度的聚合,就可以把原本冷冰冰的数据复原成栩栩如生的用户形象,从而指导和驱动商家在正确的时间对正确的人员推送“有用”的商品信息。

你的每一个网上购物浏览行为都将被电商记录并形成你的用户画像,你为电商的用户画像提供了多少的信息?

1.3.3 信息化社会的特征

自1964年日本的梅棹忠夫第一次使用了“信息社会”后,这一概念已被越来越多的人所接受。信息社会也称信息化社会,是脱离工业化社会以后,现代信息技术对社会渗透和广泛发生作用的社会。

信息在人们的社会生活和工作中扮演着越来越重要的角色,信息化社会具有如下特征:(1)信息化。信息化是以现代电子信息技术为前提,从以传统工业为主的社会向以信息产业为主的社会的发展过程。(2)网络化。网络化是信息技术发展的必然结果,现代计算机技术和通信技术的发展大大提高了世界网络化的进程。特别是人类社会进入21世纪以来,随着互联网技术的发展和“信息高速公路”的建设,网络化的浪潮席卷了整个世界,网络信息服务蓬勃发展。网络化必将改变人类的生活和工作方式,进一步影响人类的思维和文化,推动整个社会的进步。(3)全球化。全球化的内容非常广泛,其中包括经济全球化、文化全球化等很多方面,而全球化的过程恰恰得益于信息技术的发展和进步。(4)虚拟化。由于世界的全球化、网络化、信息化,让人们感觉到现实世界的许多系统或实体似实还也虚,这就是虚拟化的最大特征。人与人之间的交往很大程度上借助于网络来完成,因此出现了一个由互联网构成的虚拟现实的信息交互平台。

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大数据应用案例

大数据与传统所说的数据库有所不同,传统数据库基于小范围的抽样样本统计,而大数据则要求穷尽一切相关样本,搜集尽可能全面的数据,大数据的数据集拥有不是支离破碎的割裂数据,而是完整的数据。根据这些完整的数据进行预测,是目前利用大数据进行数据分析的核心及难点。

Gartner的分析师Doug Laney在讲解大数据案例时提到过8个更有新意更典型的案例:

● 梅西百货的实时定价机制。根据需求和库存的情况,该公司基于SAS的系统对多达7300万种货品进行实时调价。

● Tipp24 AG针对欧洲博彩业构建的下注和预测平台。该公司用KXEN软件来分析数十亿计的交易以及客户的特性,然后通过预测模型对特定用户进行动态的营销活动。这项举措减少了90%的预测模型构建时间。

● 沃尔玛的搜索。这家零售业寡头为其网站Walmart.com自行设计了最新的搜索引擎Polaris,利用语义数据进行文本分析、机器学习和同义词挖掘等。根据沃尔玛的说法,语义搜索技术的运用使得在线购物的完成率提升了10%到15%,对沃尔玛来说,这就意味着数十亿美元的金额。

● 快餐业的视频分析。通过视频分析等候队列的长度,然后自动变化电子菜单显示的内容。如果队列较长,则显示可以快速供给的食物;如果队列较短,则显示那些利润较高但准备时间相对长的食品。

● Morton牛排店的品牌认知。当一位顾客开玩笑地通过推特向这家位于芝加哥的牛排连锁店订餐送到纽约Newark机场(他将在一天工作之后抵达该处)时,Morton就开始了自己的社交秀。首先,分析推特数据,发现该顾客是本店的常客,也是推特的常用者。根据客户以往的订单,推测出其所乘的航班,然后派出一位身着燕尾服的侍者为客户提供晚餐。

● PredPol Inc.。PredPol公司通过与洛杉矶和圣克鲁斯的警方以及一群研究人员合作,基于地震预测算法的变体和犯罪数据来预测犯罪发生的几率,可以精确到500平方英尺的范围内。在洛杉矶运用该算法的地区,盗窃罪和暴力犯罪分布下降了33%和21%。

● Tesco PLC(特易购)和运营效率。这家超市连锁在其数据仓库中收集了700万部冰箱的数据。通过对这些数据的分析,进行更全面的监控并进行主动的维修以降低整体能耗。

● American Express(美国运通,AmEx)和商业智能。以往,AmEx只能实现事后诸葛式的报告和滞后的预测。“传统的BI已经无法满足业务发展的需要。”Laney认为。于是,AmEx开始构建真正能够预测忠诚度的模型,基于历史交易数据,用115个变量来进行分析预测。该公司表示,对于澳大利亚将于之后四个月中流失的客户,已经能够识别出其中的24%。1.4 信息在计算机内部的表示与存储

无论是大数据,还是目前流行的云计算,我们最终都以统一的方式存储在计算机中,即二进制,我们需先把各种不同表现形式的信息(如数值、文字、符号、图形、图像等)转化为计算机能够处理的二进制形式。同样,经过计算机处理的信息,要从0和1的二进制编码形式转换成各种人们熟悉的信息才能被有效利用。

那么,计算机为什么采用二进制数据而不采用人们习惯的十进制数据呢?其原因是:(1)容易实现。仅有两种稳定状态的物理元器件在技术上很容易实现,如电位的高和低、电灯的亮和灭、晶体管的导通和截止、电容器的充电和放电等,0和1这两个数字就表示这两种状态。而十进制数有0,1,2,…,9十个数字,要找到具有10种稳定状态的物理元器件来实现在技术上比较困难。(2)运算简单。二进制的运算规则是“逢二进一,借一当二”,算术运算特别简单,如加法运算规则有0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10;乘法运算规则有0×0=0,0×1=0,1×0=0,1×1=1,比十进制运算简单且不易出错。(3)便于表示逻辑量。二进制的0和1与逻辑量“假”和“真”相对应,便于计算机进行逻辑判别和逻辑运算。(4)工作可靠性高。由于电压的高低、电流的有无两种状态分明,因此采用二进制的数字信号可以提高信号的抗干扰能力,可靠性高。

本节主要讨论如何把日常生活中接触到的各种数据转换成计算机能够识别和处理的数据。

1.4.1 数制的概念

计算机内部采用二进制数,但二进制数在表示一个数字时,位数太长,书写麻烦,不易识别且易出错。因此,在编写计算机程序时,经常用到十进制数、八进制数和十六进制数。

任何一种进位计数制都可以表示为按权展开的多项式之和的形式:

其中,R称为某种进位计数制的基数,为正整数,R=16为十六进i制,R=8为八进制,R=2为二进制。K为数码,是0,1,…,(R-1)i中的任何一个。R是位权,简称权,是数码在不同位置上的权值,如2十进制数的百位的位权是10。

为了区分不同进位计数制的数,常用括号外面加数字下标的表示方法,或在数字后面加上相应的英文字母来表示。如十进制数的18910可表示为(189)或者189D。

下面具体介绍常用的进位计数制。

1.十进制(Decimal)

十进位计数制简称十进制,有10个不同的数码符号:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9,基是10,运算规则“逢十进一,借一当n十”,每个数码的权是以10为底的幂次方,即10(整数部分n取值0,1,2,…;小数部分n取值-1,-2,…)。为了明确表示十进制10数,可以用以下两种方式表示:(215.48)或215.48D。例如:210-1-210(215.48)=215.48D=2×10+1×10+5×10+4×10+8×10

2.二进制(Binary)

二进位计数制简称二进制,有两个不同的数码符号:0、1,基是2,运算规则“逢二进一,借一当二”,每个数码的权是以2为底的n幂次方,即2(整数部分n取值0,1,2,…;小数部分n取值-1,-2,…)。为了明确表示二进制数,可以用以下两种方式表示:2(11001.01)或11001.01B。例如:43210-12(11001.01)=1×2+1×2+0×2+0×2+1×2+0×2+1×-2102=(25.25)

十进制数人们非常熟悉,二进制数是计算机采用的数制。下面介绍八进制数和十六进制数,八进制数在计算机中作为过渡进制使用,而十六进制数在计算机中常常是作为地址的书写形式而出现的。

3.八进制(Octal)

八进位计数制简称八进制,有8个不同的数码符号:0、1、2、3、4、5、6、7,基是8,运算规则“逢八进一,借一当八”,每个数码n的权是以8为底的幂次方,即8(整数部分n取值0,1,2,…;小数部分n取值-1,-2,…)。为了明确表示八进制数,可以用以下两种方8式表示:(162.4)或162.4O。例如:210-1810(162.4)=1×8+6×8+2×8+4×8=(114.5)

4.十六进制(Hexadecimal)

十六进位计数制简称十六进制,有16个不同的数码符号:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F,基是16,运算规则“逢十六进一,借一当十六”,每个数码的权是以16为底的幂次n方,即16(整数部分n取值0,1,2,…;小数部分n取值-1,-2,…)。为了明确表示十六进制数,可以用以下两种方式表示:16(2BC.48)或2BC.48H。例如:210-116(2BC.48)=2×16+11×16+12×16+4×16+8×-21016=(700.28125)

二进制数与十进制数、八进制数和十六进制数之间的对照关系如表1-1所示。表1-1 4位二进制数与其他数制的对照

1.4.2 二进制数的运算

在计算机中,二进制数有算术运算和逻辑运算两种。(1)算术运算。

加法:0+0=0;0+1=1+0=1;1+1=10(逢二进一)。

减法:0-0=0;0-1=1(借一当二);1-0=1;1-1=0。

乘法:0×0=0;0×1=1×0=0;1×1=1。

除法:0÷1=0;1÷1=1。(2)逻辑运算。二进制数1和0在逻辑上可以代表“真(True)”与“假(False)”。计算机的逻辑运算是按位进行的,位与位之间不像加减法运算那样有进位或借位的关系。

逻辑运算包括“或”运算(也称逻辑加法)、“与”运算(也称逻辑乘法)、“非”运算(也称逻辑否定)和“异或”运算。

①“或”运算,运算符用“+”或“∨”来表示。运算规则为:0+0=0;0+1=1;1+0=1;1+1=1。“或”运算中,两个逻辑值只要有一个为1,结果就为1,否则为0。

②“与”运算,运算符用“×”或“∧”来表示。运算规则为:0×0=0;0×1=0;1×0=0;1×1=1。“与”运算中,两个逻辑值只要有一个为0,结果就为0,否则为1。

③“非”运算,常在逻辑值上方加一横线来表示。运算规则为:=1;=0。

④“异或”运算,运算符用“⊕”来表示。运算规则为:0⊕0=0;0⊕1=1;1⊕0=1;1⊕1=0。“异或”运算中,当两个逻辑值不相同时,结果才为1,否则为0。

二进制游戏

猜猜我的生肖

二进制不但可以应用在计算机上,在我们的日常生活中也可以用二进制解决部分生活问题,下面就给大家介绍一个用二进制的小游戏。

做四张卡片,每张卡片上输入如下的生肖,顺序不要乱。

先由游戏者随便从卡片1选一个生肖,然后从卡片2、卡片3、卡片4,逐一问游戏者,所选的生肖在不在卡片1,游戏者回答在与不在,在记1,不在记0,卡片2、卡片3、卡片4纸条如是,然后在下表查找就可以得到游戏者对应的生肖是什么了。

1.4.3 数制的转换

1.十进制数与N进制数之间的转换(1)十进制整数转换成二进制整数。把一个十进制整数转换为N进制整数的方法如下:把被转换的十进制整数反复除以N,直到商为0,每次所得的余数组合起来(从末位读起)就是这个数的N进制表示。简单地说,就是“除N取余法”。10

例如,将十进制整数(156)转换成二进制整数的方法如下:102

于是,(156)=(10011100)。

掌握十进制整数转换成二进制整数的方法以后,学习十进制整数转换成八进制或十六进制就很容易了。十进制整数转换成八进制整数的方法是“除8取余法”,十进制整数转换成十六进制整数的方法是“除16取余法”。(2)十进制小数转换成N进制小数。十进制小数转换成N进制小数是将十进制小数连续乘以N,选取进位的整数部分,直到满足精度要求为止。简称“乘N取整法”。10

例如,将十进制小数(0.8125)转换成二进制小数的方法如下:

将十进制小数0.8125连续乘以2,把每次所进位的整数按从上往102下的顺序写出。于是,(0.8125)=(0.1101)。

同理,十进制小数转换成八进制小数的方法是“乘8取整法”,十进制小数转换成十六进制小数的方法是“乘16取整法”。(3)N进制数转换成十进制数。把N进制数转换为十进制数的方2法是:将N进制数按权展开求和即可。例如,将(1110011.101)转换成十进制数的方法如下:65432102(1110011.101)=1×2+1×2+1×2+0×2+0×2+1×2+1×2+1×-1-2-32+0×2+1×22

于是,(1110011.101)=64+32+16+2+1+0.5+0.125=(115.10625)。

同理,八进制数或十六进制数转换成十进制数也是按权展开求和即可。例如:10-1-28(16.24)=1×8+6×8+2×8+4×8=14.312510-1-216(5E.A8)=5×16+14×16+10×16+8×16=94.65625

2.二进制数与八进制数之间的转换

二进制数与八进制数之间的转换十分简捷方便,它们之间的对应关系是,八进制数的每一位对应二进制数的三位。(1)二进制数转换成八进制数。由于二进制数和八进制数之间13存在特殊关系,即8=2,因此转换方法比较容易。具体转换方法是:将二进制数以小数点为界,整数部分从右向左3位一组分组,不足3位左边补0;小数部分从左向右3位一组分组,不足3位右边补0。每组对应一位八进制数即可。2

例如,将(11110101010.11111)转换为八进制数的方法如下:28

于是,(11110101010.11111)=(3652.76)。(2)八进制数转换成二进制数。以小数点为界,向左或向右每一位八进制数用相应的3位二进制数取代,然后将其连在一起即可。8

例如,将(5247.601)转换为二进制数的方法如下:82

于是,(5247.601)=(101010100111.110000001)。

3.二进制数与十六进制数之间的转换(1)二进制数转换成十六进制数。将二进制数以小数点为界,整数部分从右向左4位一组分组,小数部分从左向右4位一组分组,不足4位用0补足,每组对应一位十六进制数即可。2

例如,将二进制数(111001110101.100110101)转换为十六进制数的方法如下:216

于是,(111001110101.100110101)=(E75.9A8)。(2)十六进制数转换成二进制数。以小数点为界,向左或向右每一位十六进制数用相应的4位二进制数取代,然后将其连在一起即可。16

例如,将(7FE.11)转换成二进制数的方法如下:162

于是,(7FE.11)=(11111111110.00010001)。

1.4.4 计算机内信息的编码

计算机是信息处理的工具,它处理的数据信息分为数值型数据和非数值型数据,而计算机只能处理二进制数据0和1,那么这些信息在计算机内如何编码才能被识别呢?

1.数值在计算机中的表示

数值在计算机中以二进制形式表示,除了要表示一个数的值外,还要考虑符号、小数点的表示。正、负号也只能用0、1表示,小数点的表示总是隐含在某一位置上(称为定点数)或可以任意浮动(称为浮点数),小数点不占位数。另外,要考虑如何表示更有利于计算机实现,使得表示数的范围更大、精度更高。(1)整数的表示。用存放整数的最高位来表示数的符号,正数为0,负数为1,整数表示有:原码、反码、补码3种。正整数的原码、反码、补码相同,最高位为符号位,用0表示,其他位是数值位,即正整数的二进制形式。负整数3种编码表示方式不相同,以一个字节(8位)表示一个整数为例,介绍负整数的编码方案。

①原码:最高位为符号位,值为1,其他位是数值位,存放负整原原数绝对值的二进制形式。例如,[-47]=10101111,[-1]=10000001。原

在原码表示中,0有两种表示形式,即[+0]=00000000,原[-0]=10000000。8

由于0占用两个编码,8位二进制只能表示2-1=255个原码,所以8位带符号数原码表示的范围为-127~+127。

在参加运算时必须确定运算数的符号位及数值才能确定结果符号及结果值,所以原码不便于运算。

②反码:最高位为符号位,值为1,数值位是原码的数值位按位反反求反。例如,[-47]=11010000,[-1]=11111110。反

在反码表示中,0也有两种表示形式,即[+0]=00000000,反[-0]=11111111。

因此,8位带符号数反码的表示范围为-127~+127。反码运算也不方便,不实用。

③补码:最高位为符号位,值为1,数值位是原码的数值位按位补补求反再加1,即反码加1。例如,[-47]=11010001,[-1]=11111111。补补

在补码表示中,0只有一种表示形式,即[+0]=[-0]=00000000。

因此,8位带符号数的补码表示的范围为-128~+127。补码使符号位能与有效数值部分一起参加运算,从而简化了运算规则,使减法运算转换为加法运算,进一步简化计算机中运算器的线路设计。(2)定点数和浮点数。计算机处理的数值数据多数带有小数,小数点在计算机中通常有两种表示方法:一种是约定所有数值数据的小数点隐含在某一个固定位置上,称为定点表示法,简称定点数;另一种是小数点位置可以浮动,称为浮点表示法,简称浮点数。

①定点数。所谓定点格式即约定机器中所有数据的小数点位置是固定不变的。在计算机中通常采用两种简单的约定:将小数点的位置固定在数据的最高位之前或者是固定在最低位之后。一般常称前者为定点小数,后者为定点整数。

定点小数是纯小数,约定的小数点位置在符号位之后、有效数值012n0部分最高位之前。若数据x的形式为x=xxx…x(其中x为符号位,1n1x~x是数值的有效部分,也称为尾数,x为最高有效位),则在计算机中的表示形式为:

定点整数是纯整数,约定的小数点位置在有效数值部分最低位之012n01n后。若数据x的形式为x=xxx…x(其中x为符号位,x~x是尾n数,x为最低有效位),则在计算机中的表示形式为:

计算机采用定点数表示时,对于既有整数又有小数的原始数据,需要设定一个比例因子,数据按其缩小成定点小数或扩大成定点整数再参加运算,运算结果根据比例因子还原成实际数值。若比例因子选择不当,往往会使运算结果产生溢出或降低数据的有效精度。

②浮点数。浮点数表示法来源于数学中的指数表示形式,如19332可以表示为0.193×10或1.93×10等。一般地,数的指数形式可记为:C

N=M×R

其中,M称为“尾数”,是一个纯小数,R为基数,C称为“阶码”。

在存储时,一个浮点数所占用的存储空间被划分为两部分,分别存放尾数和阶码。尾数部分通常使用定点小数方式,阶码则采用定点整数方式。尾数的长度影响该数的精度,而阶码则决定该数的表示范围。同样大小的空间中,可以存放远比定点数取值范围大得多的浮点数,但浮点数的运算规则比定点数更复杂,而且不同计算机中浮点数的表示方法可以不同。

2.文本信息在计算机中的表示

文本信息由字符组成,如西文字符(英文字母、数字字符及各种符号)、中文字符。由于计算机内部只能识别和处理二进制代码,所以在计算机中字符必须按照一定的规则用一组二进制代码来表示。编码就是用若干二进制来标志字符,编码所采用的二进制位数由所表示字符集合中的字符总数决定,各字符所采用的编码应具有唯一性,不能重复,否则字符无法标志。

西文字符和中文字符,由于表示形式及使用场合的不同,具有不同的编码方法。下面简单介绍几种常用的编码方式。(1)ASCII码。现代计算机诞生于美国,因此当初在考虑字符编码时,并没有考虑非英语国家,只用了7位二进制度对常用的英文字

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