《信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課件

信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程簡(jiǎn)介授課目標(biāo)掌握信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。課程內(nèi)容涵蓋信息概念、計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、程序設(shè)計(jì)等多個(gè)方面。學(xué)習(xí)方法課堂講授、課后練習(xí)、案例分析、項(xiàng)目實(shí)踐相結(jié)合。信息的定義和作用定義信息是指對(duì)事物狀態(tài)、屬性和關(guān)系的描述，是人類感知和理解客觀世界的重要工具。作用信息能夠幫助我們認(rèn)識(shí)世界、解決問(wèn)題，促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，推動(dòng)科技進(jìn)步。價(jià)值信息是寶貴的資源，可以轉(zhuǎn)化為知識(shí)、技能和財(cái)富，創(chuàng)造價(jià)值。信息的分類和形式按內(nèi)容分類信息可分為文字、圖像、聲音、視頻等形式。按用途分類信息可分為科技信息、經(jīng)濟(jì)信息、文化信息等類型。按來(lái)源分類信息可分為原始信息、加工信息、綜合信息等。信息的**重要特性**準(zhǔn)確性信息必須真實(shí)可靠，沒(méi)有錯(cuò)誤。時(shí)效性信息要及時(shí)更新，符合當(dāng)前需求。相關(guān)性信息要與用戶目標(biāo)和需求相關(guān)。完整性信息要完整，避免遺漏關(guān)鍵部分。信息處理的基本過(guò)程1輸出信息最終以某種形式呈現(xiàn)2處理對(duì)信息進(jìn)行加工和轉(zhuǎn)化3輸入收集和獲取信息計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)是現(xiàn)代信息社會(huì)的重要組成部分，它是一種能夠按照事先編好的程序自動(dòng)、高速地處理數(shù)據(jù)的現(xiàn)代電子設(shè)備。計(jì)算機(jī)的硬件組成中央處理器(CPU)計(jì)算機(jī)的大腦，負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)和指令。內(nèi)存(RAM)用于臨時(shí)存儲(chǔ)正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。硬盤(HDD/SSD)用于長(zhǎng)期存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。主板連接所有硬件組件的平臺(tái)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序。存儲(chǔ)器分為主存儲(chǔ)器（RAM）和輔助存儲(chǔ)器（硬盤等）。主存儲(chǔ)器速度快、容量小，輔助存儲(chǔ)器速度慢、容量大。計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備鍵盤輸入字母、數(shù)字和符號(hào)，是主要的輸入設(shè)備。鼠標(biāo)控制光標(biāo)移動(dòng)，選擇和操作計(jì)算機(jī)。掃描儀將圖像或文字轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)。麥克風(fēng)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備顯示器顯示器是計(jì)算機(jī)最常用的輸出設(shè)備，用于將計(jì)算機(jī)處理后的信息以圖形、文字等形式顯示出來(lái)。打印機(jī)打印機(jī)用于將計(jì)算機(jī)信息以紙質(zhì)形式輸出，常見(jiàn)類型包括激光打印機(jī)、噴墨打印機(jī)等。音箱音箱用于將計(jì)算機(jī)的聲音信息輸出，為用戶提供聲音體驗(yàn)。投影儀投影儀用于將計(jì)算機(jī)畫面投影到屏幕上，方便多人觀看。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1硬件組成中央處理器(CPU)、內(nèi)存、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備等。2軟件組成操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序等。3指令集CPU執(zhí)行的指令集，決定了計(jì)算機(jī)的性能。4數(shù)據(jù)通路數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中傳輸?shù)穆窂?，影響系統(tǒng)效率。操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)是管理和控制計(jì)算機(jī)硬件資源以及軟件資源的軟件系統(tǒng)，它為用戶提供了一個(gè)方便易用的操作環(huán)境。1資源管理操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理CPU、內(nèi)存、磁盤、打印機(jī)等硬件資源，以及文件、程序等軟件資源。2用戶接口操作系統(tǒng)提供圖形界面或命令行界面，方便用戶與計(jì)算機(jī)交互。3任務(wù)調(diào)度操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)安排多個(gè)程序的執(zhí)行順序，提高計(jì)算機(jī)資源利用率。操作系統(tǒng)的主要功能管理計(jì)算機(jī)資源操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)的硬件和軟件資源，例如CPU、內(nèi)存、磁盤、打印機(jī)等，以確保它們能夠被有效地利用。提供用戶界面操作系統(tǒng)為用戶提供了一個(gè)方便易用的界面，使他們能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，并執(zhí)行各種任務(wù)。執(zhí)行應(yīng)用程序操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)加載和執(zhí)行用戶應(yīng)用程序，并提供必要的資源和服務(wù)，以確保應(yīng)用程序能夠正常運(yùn)行。文件管理文件組織文件管理系統(tǒng)允許用戶對(duì)文件進(jìn)行分類和組織，例如創(chuàng)建文件夾，并將文件移動(dòng)到不同的文件夾。文件共享用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享文件，并允許其他人訪問(wèn)和編輯文件。文件備份用戶可以備份重要的文件，以防丟失或損壞。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，可以幫助我們理解計(jì)算機(jī)如何運(yùn)行，以及如何利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言學(xué)習(xí)C/C++、Java等程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，掌握編程的基本語(yǔ)法和邏輯。算法設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)高效的算法，解決各種復(fù)雜問(wèn)題，如排序、查找、搜索等。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言PythonPython是一種高級(jí)、解釋型、通用編程語(yǔ)言，具有簡(jiǎn)單易學(xué)、易于閱讀和維護(hù)的特點(diǎn)。它被廣泛用于Web開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域。JavaJava是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，以其跨平臺(tái)性和安全性而聞名。它被用于開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用程序，包括Android應(yīng)用程序、企業(yè)軟件和游戲。C++C++是一種強(qiáng)大的面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，提供對(duì)系統(tǒng)硬件的直接控制，用于開(kāi)發(fā)高性能應(yīng)用程序，如操作系統(tǒng)和游戲引擎。算法設(shè)計(jì)與分析問(wèn)題定義明確問(wèn)題需求，確定目標(biāo)和約束條件。算法設(shè)計(jì)選擇合適的算法策略，設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的步驟。算法分析評(píng)估算法的效率和正確性，包括時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。算法實(shí)現(xiàn)使用編程語(yǔ)言將算法轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行代碼。算法測(cè)試測(cè)試算法的正確性和性能，確保其滿足需求。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一種方式，它提供了對(duì)數(shù)據(jù)的有效訪問(wèn)和操作。線性結(jié)構(gòu)線性結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)元素之間存在一對(duì)一的關(guān)系，例如數(shù)組、鏈表、棧和隊(duì)列。非線性結(jié)構(gòu)非線性結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)元素之間存在一對(duì)多或多對(duì)多的關(guān)系，例如樹(shù)、圖和集合。線性表的實(shí)現(xiàn)1順序存儲(chǔ)線性表中的元素在內(nèi)存中按順序存放，每個(gè)元素占據(jù)一個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)單元。2鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)線性表中的元素在內(nèi)存中不一定要連續(xù)存儲(chǔ)，而是通過(guò)指針鏈接在一起。3數(shù)組實(shí)現(xiàn)順序存儲(chǔ)可以使用數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)組元素的下標(biāo)對(duì)應(yīng)線性表中的元素位置。4鏈表實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)可以使用鏈表來(lái)實(shí)現(xiàn)，鏈表的每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)域和指針域，指針域指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。棧與隊(duì)列棧后進(jìn)先出（LIFO）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。隊(duì)列先進(jìn)先出（FIFO）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。應(yīng)用場(chǎng)景棧和隊(duì)列在計(jì)算機(jī)科學(xué)中被廣泛應(yīng)用，例如函數(shù)調(diào)用堆棧、緩沖區(qū)、事件處理等。樹(shù)形結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)樹(shù)形結(jié)構(gòu)是一種層次化的數(shù)據(jù)組織方式，它由根節(jié)點(diǎn)、子節(jié)點(diǎn)和葉節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)邊連接。非線性結(jié)構(gòu)與線性結(jié)構(gòu)不同，樹(shù)形結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)，形成分支結(jié)構(gòu)，適合表示具有層次關(guān)系的數(shù)據(jù)。應(yīng)用廣泛樹(shù)形結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，例如文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)索引和決策樹(shù)等。圖的基本概念節(jié)點(diǎn)（Vertex）是圖的基本元素，代表圖中的對(duì)象。邊（Edge）連接節(jié)點(diǎn)，表示節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系。圖可以用來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、社交關(guān)系等復(fù)雜事物。數(shù)據(jù)庫(kù)概述數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)和管理信息的組織化集合，提供結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問(wèn)方式，用于支持各種應(yīng)用。數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、維護(hù)和檢索功能，確保數(shù)據(jù)一致性和完整性。信息共享數(shù)據(jù)庫(kù)允許多個(gè)用戶和應(yīng)用程序訪問(wèn)和共享數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)利用率。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)DBMS負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)和操作的功能，例如數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL)和數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言(DML)。數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的集合，組織成表格形式，由DBMS管理和訪問(wèn)。應(yīng)用程序應(yīng)用程序使用DBMS訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、更新和操作，以滿足特定的業(yè)務(wù)需求。用戶用戶通過(guò)應(yīng)用程序或其他工具與數(shù)據(jù)庫(kù)交互，訪問(wèn)和使用數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)定義數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）是用于創(chuàng)建、管理、訪問(wèn)和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件系統(tǒng)，它提供了一種結(jié)構(gòu)化的方式來(lái)組織、存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)。功能DBMS負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)控制、數(shù)據(jù)完整性維護(hù)、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)等。類型DBMS的類型包括關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(RDBMS)、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(OODBMS)、NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)等，每種類型都具有不同的特性和應(yīng)用場(chǎng)景。信息安全概述信息安全是保護(hù)信息免受未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)、使用、披露、破壞、修改或丟失的關(guān)鍵問(wèn)題。1信息資產(chǎn)各種類型的信息，包括個(gè)人數(shù)據(jù)、商業(yè)機(jī)密、金融記錄和政府文件。2威脅惡意攻擊者、自然災(zāi)害、硬件故障等，會(huì)對(duì)信息造成潛在損害。3風(fēng)險(xiǎn)信息安全威脅造成損失的可能性，包括財(cái)務(wù)損失、聲譽(yù)損害、法律責(zé)任等。信息安全的基本原則機(jī)密性確保信息只被授權(quán)人員訪問(wèn)，防止信息泄露。完整性確保信息在傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中不被篡改，保持信息真實(shí)性。可用性確保授權(quán)用戶能夠在需要的時(shí)候訪問(wèn)信息，保證信息的正常使用。信息安全的主要威脅1惡意軟件病毒、蠕蟲(chóng)、木馬等惡意軟件可竊取數(shù)據(jù)、破壞系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。2網(wǎng)絡(luò)攻擊拒絕服務(wù)攻擊、SQL注入、跨站腳本攻擊等攻擊方式可導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或數(shù)據(jù)泄露。3社會(huì)工程學(xué)利用欺騙手段獲取敏感信息，例如釣魚(yú)郵件、假冒網(wǎng)站等。4內(nèi)部威脅員工失誤或惡意行為導(dǎo)致的信息泄露或系統(tǒng)破壞。信息安全的保護(hù)措施防火墻防火墻是一種網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)，用