計算機與信息技術(shù)學(xué)院-大一上c語言自學(xué)programming tianme

第十二部分數(shù)據(jù)基礎(chǔ)知識概述現(xiàn)實世界與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)與信息系統(tǒng)高級語言中的表示機制一、現(xiàn)實世界與數(shù)據(jù)1.現(xiàn)實世界與數(shù)據(jù)現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)反映記錄存在形式：紙面上、腦海中、竹簡上、各類現(xiàn)代存儲介質(zhì)里、其它任何可記錄數(shù)據(jù)介質(zhì)上現(xiàn)實世界中有什么？2.事物與事件現(xiàn)實世界由事物組成自然界中的世界萬物，大地、海洋、大氣、生物、…社會中的社會環(huán)境、人、組織機構(gòu)、…公路、鐵路、汽車、火車、飛機、房屋、…事物具有屬性、具有狀態(tài)自然屬性、社會屬性、…人的狀態(tài)、設(shè)備的狀態(tài)、環(huán)境的狀態(tài)、…事物會發(fā)生變化、進行一些行為氣候發(fā)生變化、城市發(fā)生變化、人發(fā)生變化動物的行為、人的行為、政府行為、企業(yè)行為、自動化機器的行為吃飯、消費、駕駛或乘坐交通工具、上學(xué)、教學(xué)、發(fā)短信、辦理銀行業(yè)務(wù)、旅游、交友、寫書、結(jié)婚、生育、違法、服務(wù)與被服務(wù)、…3.關(guān)系事物之間、狀態(tài)之間、事件之間具有聯(lián)系或關(guān)系A(chǔ)與B發(fā)了短信，B跟C打了電話，C跟D發(fā)過QQ消息，D跟A發(fā)過郵件，A聽過C的課，C看過D的博客，…夫妻、父子、兄弟姐妹、同學(xué)、師生、朋友、網(wǎng)友、親戚，…政府層次、上下級、平級、所屬…有意思的事件之間關(guān)系舉例從金融危機中銀行擠提看社會聯(lián)動有謠言說A銀行現(xiàn)金儲備金不足，第二天銀行排大隊擠提，導(dǎo)致政府和銀行緊急開會，并派人出面澄清。相關(guān)機構(gòu)調(diào)集大量資金支援該行，現(xiàn)金金庫緊急配送現(xiàn)金，現(xiàn)金押運車緊急加班出動。由于銀行門口人太多，并導(dǎo)致A銀行各個營業(yè)網(wǎng)點門口道路交通堵塞，交警啟動應(yīng)急預(yù)案，派出大量警察保正交通暢通。小偷聽說取錢人多，偷偷出動，民警派出警察在各個網(wǎng)點門口維護治安，還真逮著一個。某個排隊取錢的大娘跟家人發(fā)條短信，說今天沒空接小孩了，你去接吧，你說不行，我開會沒空接，還是你接吧。總算排到窗口了，取出各個賬戶上的所有現(xiàn)金，出門以后為了安全起見，再說還要接小孩，算了，不騎車了，打個車走吧！大娘說開快點開快點，結(jié)果超速被拍了，被罰3分200元…涉及哪些計算機系統(tǒng)？4.事物與數(shù)據(jù)任何事物都具有各種屬性人的自然屬性民族、性別、出生年月、身高、體重、膚色、指紋、…人的社會屬性身份證號、各種ID、姓名、信用度、職稱、職務(wù)、學(xué)位人的其它屬性擁有的銀行賬戶、擁有的手機號、家庭電話、辦公室電話、電子地址、QQ號、MSN號、游戲賬號、博客地址、房產(chǎn)、家庭及成員、汽車、辦公室、…將事物的屬性進行指定或測量，并記錄在介質(zhì)上，即構(gòu)成一個事物各個屬性數(shù)據(jù)。對事物屬性的關(guān)注事物的屬性很多，不同的個人、組織機構(gòu)或系統(tǒng)對同一個事物關(guān)注的屬性集一般是各不相同的。即不同的個人、組織機構(gòu)或系統(tǒng)對同一個或一類事物，想或需要記錄下來的屬性集合是各不相同的。例如QQ一般不會關(guān)注你的汽車牌照是什么，但是交通局的系統(tǒng)會關(guān)心你的各個車的車輛牌照。戶籍系統(tǒng)不會記錄你的銀行卡號、QQ賬號、博客賬號，更關(guān)注你的自然屬性和部分社會屬性…因此，不同系統(tǒng)在記錄同一類事物的屬性時，會關(guān)注不同的屬性集。事物的狀態(tài)與數(shù)據(jù)事物的狀態(tài)也可以看成是事物或事件的屬性人的狀態(tài)：已婚、未婚、離異、已故、生病中、正常、生氣中、高興中、疲倦、臉紅、…電梯的狀態(tài)：上行、下行、等待、開門中、關(guān)門中、鎖定、故障、…游戲中的虛擬人的狀態(tài)：生病中、強壯、受傷、累倒、饑餓、吃撐、郁悶、錯亂、發(fā)瘋、…QQ用戶狀態(tài)：在線、離線、隱身、離開、游戲中、…手機狀態(tài)：通話中、待機、死機、無信號、…銀行賬戶狀態(tài)：掛失、正常、清戶、開戶過程中、…將事物狀態(tài)記錄下來，保存在介質(zhì)上，構(gòu)成事物的狀態(tài)數(shù)據(jù)。5.事件與數(shù)據(jù)將世界中的事物有關(guān)的事件記錄在介質(zhì)上即構(gòu)成事件數(shù)據(jù)。在各種信息系統(tǒng)中，事件數(shù)據(jù)是需要記錄下來的非常重要的數(shù)據(jù)。事件舉例在某一時間T，銀行儲戶A在某銀行網(wǎng)點B，在營業(yè)窗口的業(yè)務(wù)員C的協(xié)助和操作下，往它的一個賬戶D里存了1000元，存完以后賬戶余額為2000元。銀行的業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要記錄下這個事件DepositEvent(A,D,T,Save,1000,2000,C,B)相關(guān)參與者、發(fā)生時間、發(fā)生地點、環(huán)境、內(nèi)容、后果記錄下的這些內(nèi)容即屬于單次存款行為對應(yīng)的數(shù)據(jù)企業(yè)信息系統(tǒng)是一個RecordingSystem，為什么？事件產(chǎn)生數(shù)據(jù)舉例銀行開戶客戶數(shù)據(jù)銀行存、取、貸業(yè)務(wù)存、取、貸款數(shù)據(jù)打電話通話數(shù)據(jù)發(fā)短信短信數(shù)據(jù)銷售商品商品銷售數(shù)據(jù)聊天聊天記錄發(fā)布新日志博客日志編寫程序程序源代碼寫文檔文檔選課選課記錄買火車票火車票銷售記錄購買飛機票飛機票銷售記錄人經(jīng)過海關(guān)出入境信息火車經(jīng)過車號識別點車輛追蹤信息汽車經(jīng)過監(jiān)測點車輛途經(jīng)信息事件產(chǎn)生數(shù)據(jù)食堂刷卡食堂消費記錄公交刷卡交通一卡通數(shù)據(jù)繪制地圖地圖數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)蜘蛛抓網(wǎng)頁網(wǎng)頁檢索用數(shù)據(jù)交警非現(xiàn)場執(zhí)法非現(xiàn)場執(zhí)法違章數(shù)據(jù)交警現(xiàn)場執(zhí)法處罰數(shù)據(jù)醫(yī)院掛號掛號數(shù)據(jù)醫(yī)院取藥或治療前后收費醫(yī)院銷售數(shù)據(jù)生小孩出生證明報戶口戶籍?dāng)?shù)據(jù)買賣股票股票交易數(shù)據(jù)購買保險保單數(shù)據(jù)照相、錄相、監(jiān)控圖片、音視頻數(shù)據(jù)…6.關(guān)系與數(shù)據(jù)把各種關(guān)系記錄的介質(zhì)上，即構(gòu)成了關(guān)系數(shù)據(jù)。機構(gòu)或個人的層次式關(guān)系數(shù)據(jù)示例(北京交通大學(xué)，計算機與信息技術(shù)學(xué)院)(計算機與信息技術(shù)學(xué)院，某班級)(某班級，某學(xué)生)事件數(shù)據(jù)有時也可以看成是關(guān)系，發(fā)生某個事件可以看是相關(guān)參與者之間發(fā)生某種關(guān)系。網(wǎng)狀關(guān)系A(chǔ)給B，C，D打了電話，B給C，F(xiàn)打過電話，F(xiàn)給A打過電話，C給F打過電話，…某老師給全班同學(xué)發(fā)過郵件，全班同學(xué)也給老師發(fā)過郵件，部分同學(xué)之間也發(fā)過郵件位置關(guān)系某個建筑或單位位于某個位置…數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)示例案件，情報{時間，人，組織，物，地點，文字，音視頻頻，…}人物地點航空出入境出入境違法犯罪交通違章通聯(lián)記錄證券交易求職保險治安錄像其它常住人口在逃人員駕駛員其它基礎(chǔ)事件機動車房產(chǎn)移動電話固定電話醫(yī)療檔案其它關(guān)聯(lián)道路建筑場所設(shè)施其它組織單位機構(gòu)犯罪團伙…二、與數(shù)據(jù)有關(guān)的幾個問題1.數(shù)據(jù)集合數(shù)據(jù)與集合數(shù)據(jù)集合現(xiàn)實中同一類數(shù)據(jù)一般不會只有一個，甚至是大規(guī)模的，一般以集合的形式存在在系統(tǒng)中。不同數(shù)據(jù)集合的規(guī)模（設(shè)有n個同類型的數(shù)據(jù)集合）n個集合的大小都一樣每個集合大小可能會不一樣某個數(shù)據(jù)集的規(guī)?？赡軙l(fā)生變化2.數(shù)據(jù)與時間新數(shù)據(jù)出現(xiàn)頻率數(shù)據(jù)增長速度高速增長的數(shù)據(jù)—電話通信數(shù)據(jù)增長速度中等的數(shù)據(jù)—電信公司的客戶數(shù)據(jù)增長速度很慢的數(shù)據(jù)—電信公司的營業(yè)網(wǎng)點數(shù)據(jù)發(fā)生變化的頻率數(shù)據(jù)變化速度經(jīng)常發(fā)生變化的數(shù)據(jù)—話費或卡余額，電梯狀態(tài)偶爾發(fā)生變化的數(shù)據(jù)—婚姻狀狀況，電話號碼幾乎不變的數(shù)據(jù)—身份證號、性別數(shù)據(jù)增長速度與變化頻率會影響數(shù)據(jù)的組織方式3.數(shù)據(jù)的粒度數(shù)據(jù)的粒度數(shù)據(jù)的粗細或綜合程序低粒度級數(shù)據(jù)—每天的細節(jié)消費數(shù)據(jù)中粒底級數(shù)據(jù)—每周或每月各商戶收入總額高粒度級數(shù)據(jù)—每季度或每年商戶收入總額數(shù)據(jù)粒度與數(shù)據(jù)量低粒度級數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大—發(fā)生頻率高高粒度級數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量小—經(jīng)過的匯總、聚集數(shù)據(jù)粒度與訪問效率問題：查詢每月各商戶的銷售情況在哪個粒度級上的數(shù)據(jù)上查更為合理？4.數(shù)據(jù)具有生命周期數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)銷毀t數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)加工設(shè)施數(shù)據(jù)存儲設(shè)施數(shù)據(jù)利用設(shè)施數(shù)據(jù)銷毀設(shè)施數(shù)據(jù)加工數(shù)據(jù)傳輸設(shè)施企業(yè)業(yè)務(wù)，社會中的事件，通過設(shè)備進行系統(tǒng)，存取款，發(fā)短信，刷卡有線無線網(wǎng)絡(luò)，計算機內(nèi)部各種計算機、設(shè)備及軟件磁盤，數(shù)據(jù)庫計算機軟硬件，報表，網(wǎng)站….數(shù)據(jù)清除程序企業(yè)事務(wù)，社會中的事件人工報送眼睛看算盤，計算器，手工，圖表，器具，人腦紙，人腦，書，賬冊人工編制財務(wù)報表，各種人工分析，人腦看到數(shù)據(jù)想事清除賬冊，將賬冊當(dāng)廢品賣掉，徹底忘記5.數(shù)據(jù)與安全在整個生命周期中，根據(jù)場合的不同，都涉及數(shù)據(jù)的安全和保密的問題數(shù)據(jù)安全例子我的QQ聊天記錄不想被別人看到別人給我寫的情書不能讓別人看到我的銀行賬號及密碼需要保密我的QQ密碼不能被人盜了我有多少錢不能告訴別人，我洗錢了不能讓人知道，不過阿扁最后還是讓人知道了。不希望我的機器被黑客遠程控制黑客說，我想破譯學(xué)校一卡通服務(wù)器密碼，給我賬戶上充點錢（不要嘗試，沒用）韋小寶在通吃島上收到幾幅畫，別人看不懂，他看完后卻感動的哭了小結(jié)數(shù)據(jù)是人們出于各種目的為了保存對現(xiàn)實世界中的事物、事件、關(guān)系、狀態(tài)等而在各種記錄介質(zhì)上，以不同的形式記錄下來的內(nèi)容。在現(xiàn)實世界里人們的記錄介質(zhì)可以是紙、腦、…，記錄工具是筆、刻刀、人腦、...在機器世界里，記錄介質(zhì)是磁盤、光盤、U盤、…，記錄工具是計算機的各個輸入和存儲部件。數(shù)據(jù)反映了世界，世界會變化，數(shù)據(jù)也會變化，多數(shù)計算機系統(tǒng)要充當(dāng)?shù)挠涗浵到y(tǒng)角色，要記錄下計算機系統(tǒng)所涉及的世界中的靜態(tài)與動態(tài)數(shù)據(jù)，但這些系統(tǒng)又不僅僅是記錄系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)所需或所能記錄的數(shù)據(jù)范圍是有邊界的。數(shù)據(jù)經(jīng)常是以集合的形式出現(xiàn)，數(shù)據(jù)有粗有細，數(shù)據(jù)出現(xiàn)與變化有快有慢，數(shù)據(jù)具有生命周期，數(shù)據(jù)常有安全與保密需求。三、數(shù)據(jù)、信息與信息系統(tǒng)關(guān)于數(shù)據(jù)與信息Data—數(shù)據(jù)Information—信息IT—InformationTechnology生成傳輸處理保存利用銷毀信息系統(tǒng)—InformationSystem記錄、處理、利用信息的系統(tǒng)信息系統(tǒng)舉例校園一卡通消費系統(tǒng)每天會產(chǎn)生大量的消費數(shù)據(jù)，系統(tǒng)需要采集、傳輸、加工、存儲和利用這些時間，時間太長的數(shù)據(jù)需要清除。通信公司的短信平臺需要處理大量的短信數(shù)據(jù)，用戶編輯短信、發(fā)送、傳輸、加工、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲、記賬、報表、分析、清除。搜索引擎需要采集大量的網(wǎng)頁(網(wǎng)絡(luò)蜘蛛)、存儲、分類、建索引、檢索、排名、計費、分析、清除銀行業(yè)務(wù)系統(tǒng)處理各種業(yè)務(wù)，產(chǎn)生大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，同樣涉及系列的復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理過程?！髽I(yè)IT系統(tǒng)架構(gòu)圖示數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源軟件與數(shù)據(jù)兩者具有密不可分的關(guān)系，所有的軟件都要處理數(shù)據(jù)；高級程序設(shè)計語言里必須具有表示和處理各種數(shù)據(jù)的機制和能力足夠豐富和強大有關(guān)機制不能無限制龐大，使程序臃腫不應(yīng)過于低級而導(dǎo)致描述煩瑣問題軟件是如何表示各種數(shù)據(jù)的？四、高級語言中常見的數(shù)據(jù)表示機制高級語言里的數(shù)據(jù)機制1.把數(shù)據(jù)對象劃分一些類型，每個類型是數(shù)據(jù)值的一個集合2.提供一組基本數(shù)據(jù)類型，具有確定的書寫方式，具有基本操作，如int、double3.提供了通過簡單數(shù)據(jù)類型或數(shù)據(jù)對象構(gòu)造更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型或數(shù)據(jù)對象的手段。4.反復(fù)使用這些手段可以構(gòu)造出任何復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以滿足復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理的需要。數(shù)據(jù)組合與使用組合的數(shù)據(jù)對象稱為復(fù)合數(shù)據(jù)對象(compounddataobject)。復(fù)合對象形成的類型稱為復(fù)合數(shù)據(jù)類型，組成部分稱為成分、成員、元素（component,member,element）以復(fù)雜數(shù)據(jù)類型為基礎(chǔ)，可以創(chuàng)建能存放復(fù)合類型數(shù)據(jù)的變量。這種變量可作為整體使用，通過名字可以訪問整個復(fù)合對象。提供訪問復(fù)合數(shù)據(jù)對象成分的操作，以存取復(fù)合變量的成分：使用成分的值或給成分賦值。常見的組合機制為了構(gòu)造更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有如下常見組合機制數(shù)組，array—同一類數(shù)據(jù)的有序集合結(jié)構(gòu)（記錄），structureorrecord—事物、事件或關(guān)系的不同屬性的集合指