计算机中数据的表示课件

计算机中数据的表示计算机如何理解和处理现实世界的信息？数据的基本单元比特字节12比特是计算机中最小字节由个比特组bit byte8的数据单位，它只有两种状成，是计算机中常用的数据态或单位01字3字是计算机一次可以处理的最大数据单位，通常为个word2或个字节4数据的编码方式二进制编码十进制编码计算机内部使用二进制编码表人类使用十进制编码表示数示数据，每个位只有或两据，每个位有种状态，从0110种状态到09字符编码使用特定的编码规则将字符转换为二进制数据，例如和ASCIIUnicode数据的四种基本类型整数浮点数字符布尔值表示整数值，例如表示实数，例如表示单个字符，例如表示真或假，例如10,-5,

03.14,-A,b,True,

2.7181False整数的表示二进制表示计算机使用二进制系统来表示整数，每个位代表0或1十进制转换将十进制整数转换为二进制，使用除二取余法，将余数按逆序排列负数表示常用的负数表示方法有补码和原码，补码更适合计算机运算整数范围整数的范围由数据类型决定，例如int通常表示32位整数定点数的表示符号位1表示正负数整数部分2表示数值的整数部分小数部分3表示数值的小数部分定点数的表示方法将小数点的位置固定在某个位置，例如，定点整数和小点小数这种表示方法简单易懂，但表示范围有限，精度也不高浮点数的表示科学计数法1用符号位、指数和尾数表示标准IEEE7542广泛应用于计算机中精度限制3浮点数表示存在精度损失字符的表示ASCII1最初的字符编码方案，使用位表示字符，共个字7128符，包括字母、数字和一些符号Unicode2一个更强大的字符编码方案，使用位或位表示字1632符，涵盖了世界上大多数语言的字符UTF-83的变体，使用变长编码，兼容，并支持不Unicode ASCII同语言的字符编码ASCII标准编码字符映射扩展ASCII（使用位二进制数表示每个字为了表示更多字符，扩展使用ASCII AmericanStandard Codefor ASCII7ASCII8）是美国信息符，共可以表示个字符，包括大小位二进制数，可以表示个字符，包Information Interchange128256交换标准代码，是计算机中常用的字写字母、数字、标点符号和控制字括一些特殊字符和外文字符符编码标准符编码Unicode统一的字符编码标准支持多种语言和字符集使用位或位编码1632数据的对齐对齐方式原因确保数据在内存中的排列方式一致，无论是在不同平台、不为了保证数据传输和共享的正确性，以及不同程序对数据的同架构的计算机上，还是在同一台计算机上的不同进程之读取和操作能够保持一致间大端模式和小端模式大端模式小端模式高位字节存储在低地址，低位低位字节存储在低地址，高位字节存储在高地址字节存储在高地址数据的存储结构数组链表连续存储，访问效率高非连续存储，灵活，适合动态数据树图层次结构，适合数据分类和检索复杂关系，适合网络分析和社交网络数组的存储连续存储1数组元素在内存中连续存储，方便访问地址计算2通过数组首地址和偏移量计算元素地址随机访问3支持随机访问，效率高链表的存储节点1每个节点包含数据和指向下一个节点的指针链接2节点之间的链接形成线性序列，允许在内存中非连续存储数据动态分配3链表的节点可以根据需要动态分配和释放内存，适应数据的变化树的存储节点树的基本单元，包含数据和指向子节点的指针边连接节点的链接，表示节点之间的关系根节点树的起始节点，没有父节点子树以某个节点为根节点的子树图的存储邻接矩阵1二维数组表示邻接表2链表表示边集数组3存储边图的存储方式多种多样，主要包括邻接矩阵、邻接表和边集数组邻接矩阵使用二维数组表示图，适用于稠密图邻接表则使用链表表示图，适用于稀疏图边集数组则直接存储边的信息，适用于存储无向图数据压缩减少数据量提高效率数据压缩旨在减少存储或传压缩可以提高存储和传输数输数据的空间需求据的效率，减少带宽使用和存储空间占用加速处理压缩后的数据可以更快地进行处理和分析，因为它们占用的资源更少无损压缩算法行程长度编码霍夫曼编码编码LZW重复数据压缩统计出现频率，短编码高频，长编码低字典压缩，重复字符序列用索引代替频有损压缩算法信息丢失不可逆有损压缩算法通过舍弃部分数无法完全恢复原始数据据来减小文件大小高压缩率广泛应用能将文件压缩到更小的尺寸常用于图像、音频和视频压缩数据加密数据加密是一种保护敏感信息的常加密过程涉及使用算法和密钥将原用技术它将数据转换为不可读的始数据转换为密文解密过程则使格式，只有拥有解密密钥的人才能用相同的密钥或相关密钥来恢复原访问它始数据数据加密在各种场景中都有应用，例如银行交易、电子邮件、网络通信等，有效地防止了数据泄露和未经授权的访问对称加密算法DES AESBlowfish数据加密标准，是一种分组密码算法，高级加密标准，是目前最常用的对称加一种分组密码算法，使用可变长度密钥使用位密钥对位数据块进行加密和密算法，使用、或位密钥对对位数据块进行加密和解密，性能566412819225664解密位数据块进行加密和解密高，应用广泛128非对称加密算法密钥对公钥加密，私钥解密非对称加密算法使用一对密公钥可以自由分发，而私钥钥公钥和私钥必须保密安全性非对称加密算法比对称加密算法更安全，因为私钥不会在网络上传输数据交换格式XML JSON YAML可扩展标记语言是一种用于结对象符号是一种（XML JavaScriptJSONYAML YAML AintMarkup构化数据的标记语言，它使用标签来轻量级的数据交换格式，它使用键值）是一种人类可读的数据序Language定义数据的结构和内容对来表示数据列化格式，它使用缩进和关键字来定义数据的结构和内容XML结构化数据可扩展性平台独立性是一种用于存储和传输结构化数允许自定义标签，使其适合各种在不同平台之间可移植，确保数XML XMLXML据的标记语言数据格式据在不同系统上都能被理解JSON数据交换格式语法简洁是一种轻量级的数据交换格使用键值对的方式存储数JSON JSON式，易于人类阅读和编写，也易于据，语法简洁明了，易于理解机器解析和生成广泛应用在开发、移动应用、JSON Web接口等领域得到广泛应用，是API当前主流的数据交换格式之一YAML人类可读数据结构旨在提供一种人类可读支持各种数据结构，包YAMLYAML的数据序列化格式，易于阅读括列表、映射和标量值，适用和编写于各种应用程序广泛应用在配置管理、数据序列化和交互等领域被广泛使用YAML API数据库中的数据表示关系型数据库文档型数据库12关系型数据库使用表格来存文档型数据库使用JSON储数据，并使用关系来表示或等格式来存储数XML数据之间的联系据，每个文档都是一个独立的单元图数据库3图数据库使用节点和边来表示数据之间的关系，适合存储社交网络等复杂数据关系型数据库数据组织查询语言数据库管理系统SQL关系型数据库采用表格形式存储数据，使用语言进行数据操作，包括数提供数据存储、管理、查询和维SQL DBMS以行和列表示，方便管理和查询据插入、更新、删除和查询，提供强大护等功能，确保数据安全性和完整性的数据管理功能文档型数据库格式灵活的模式水平扩展JSON文档型数据库使用格式存储数文档型数据库没有严格的模式限制，允文档型数据库易于水平扩展，可以通过JSON据，以键值对的形式组织数据，易于理许数据结构随着需求变化而改变，适应添加更多服务器来处理大量数据，提高解和使用各种场景性能和可靠性总结与展望学习计算机中数据的表示，有助于我们更深入地理解计算机的工作原理未来，随着数据量的不断增长，数据表示方法也会不断发展，例如，量子计算技术的应用将带来全新的数据表示方式。