计算机通识(一)

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计算机通识

信息编码

进制转换

进制转换在很多地方都能用到,从高中的数学到现在的实际开发中,实际开发中的多媒体数据采集、分割、压缩、编解转码、传输、纠错、合并等工作都与它息息相关。

进制定义

  • 二进制:是指在数学和数字电路中以 2 为基数的记数系统,二进制只有 0 和 1 两个数 字符号,其运算规律是逢 2 进 1,例如 101101。为了与其他进制区别,二进制数的后缀都 用大写字母 B,例如 101101B;
  • 八进制:一种以 8 为基数的计数法,采用 0,1,2,3,4,5,6,7 这八个数字符号, 其运算规律是逢 8 进 1,例如 77。为了与其他进制区别,八进制数的后缀都用大写字母 O (不是数字 0),例如 77O;
  • 十进制:一种以 10 为基数的计数法,采用 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 这十个 数字符号,其运算规律是逢 10 进 1,例如 88。为了与其他进制区别,十进制数的后缀都 用大写字母 D,例如 88D;
  • 十六进制:一种以 16 为基数的计数法,采用 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A, B,C,D,E,F 这十六个数字和字母符号,其运算规律是逢 16 进 1,例如 9527。为了 与其他进制区别,十六进制数的后缀都用大写字母 H,例如 9527H;

进制间转换

二进制转其他进制
  • 二进制转十进制:采用位置计数法,其位权是以 2 为底的幂,顺序从右到左,从 0 开 始计数。例如二进制数 1011B = 1 * 23 + 0 * 22 + 1 * 21 + 1 * 20 = 11D

  • 二进制转八进制:采用三合一,即从二进制的小数点为分界点,向左(或向右)每三 位对应八进制的一位,不足三位的前面补 0,例如:10110011B = (0)10 110 011 = 263O;

  • 二进制转十六进制:采用四合一法,即从二进制的小数点为分界点,向左(或向右)每 四位对应十六进制的一位,不足四位的前面补 0,例如:10110011B = 1011 0011 = B3H;

十进制转其他进制

十进制转二进制:整数采用“除 2 倒取余”,小数采用“乘 2 取整”;

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十进制转八进制十六进制和二进制一样;


信息单位

单位分类

  • 存储单位:存储在计算机硬盘或内存中的信息容量标准,最小计量单位是“位”(bit, 比特),一个比特位表示一个二进制的 0 或 1 在计算机中所占用的存储空间;
  • 传输单位:在计算机网络中称为带宽,宽带传输速率的单位为 bps,bps 是 bit per second 的缩写,表示每秒钟传输多少比特位信息(很多人都会把这里的 bit 误以为是 Byte, 也就是错把位当成字节),例如:带宽的单位是 10Mb/s,这里其实指的是每秒传输 10 兆 位,而不是 10 兆字节数据,因此将位数需要除以 8 换算成字节数,也就是每秒传输 1.25 兆字节,即 10Mbit/s = 1.25MByte/s(重点

换算公式

1 字节(Byte)= 8 位(bit)

1KB(Kilo Byte,千字节)= 1024B(Byte)

1MB(Mega Byte,兆字节)= 1024KB

1GB(Giga Byte,吉字节)= 1024MB

1TB(

Tera Byte,太字节)= 1024GB

1PB(Peta Byte,拍字节)= 1024TB

1EB(Exa Byte,艾字节)= 1024PB

1ZB(Zeta Byte,泽字节)= 1024EB

1YB(Yotta Byte,尧字节)= 1024ZB

1BB(Bronto Byte,珀字节)= 1024YB

1NB(Nona Byte,诺字节)= 1024BB

1DB(Dogga Byte,刀字节)= 1024NB


奇偶校验

根据传输的二进制数据和奇偶校验位中“1”的个数进行校验。如果连同校验位中“1” 的个数是奇数,就是奇校验;反之,就是偶校验

多媒体基础参数

所谓多媒体(Multimedia)指的是多种媒体的综合,一般包括图像、声音和视频等形 式或者它们的组合。可以通过基础参数来衡量多媒体文件质量的好坏;

参数定义

  • 比特率:音视频、图像都可以采用这个指标,它指的是规定时间内传输的比特数,单位 是 bps(bit per second),比特率越高,数据传输的速度就越快,流媒体的播放质量就越 好(音视频越清晰),所需带宽也越大,比特率有时候也和码率混为一谈,但码率的单位一 般是 kbps(千位每秒);
  • 视频码率:是指一个视频流在单位时间内传输的数据量,也叫码流率。码率越大,说明 单位时间内采样率越大,这样表现出来的的效果就是:视频画面更清晰画质更高;
  • 音频码率:和视频码率类似,是指一个音频流在单位时间内传输的数据量;
  • 采样率:专用于音频多媒体,也称为采样速度或者采样频率,它定义了每秒从连续信号 中提取并组成离散信号的采样个数,单位为赫兹(Hz)。采样率的意义在于将模拟信号转 换成数字信号时,单位时间内采样多少个数据点,常用的采样率为 44.1KHz,表示 1 秒钟 内的采样数据点是 44100 个;
  • 采样位深:也被称为采样精度,单位为 Bit,常见的位深有 16Bit 和 24Bit,它其实就 是每个采样样本中信息的比特数;

计算公式

  • 视频码率计算公式(kbps,千比特每秒) = 文件大小(Kilo Byte,千字节)× 8 / 秒 数(注意:这里的文件大小单位是 千字节 而非 千比特 ,所以需要将文件大小乘以 8,因 为 1 Byte = 8 Bit)
  • 音频码率计算公式(KBPS,千位每秒) = 采样率 × 采样位深 × 通道数

数据结构常识

数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。数据结构反映数据的内部构成,即数据由那部分构成

常见数据结构

数组(Array):它是将具有相同类型的若干数据组织在一起的集合,这是一种最基本 而且也是一种最经常使用的数据结构;

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栈(Stack):一种特殊的线性表,只能在一个表的固定端进行数据节点的插入和删除 操作,栈正是一种按照后进先出(LIFO)的原则来存储数据的数据结构;

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队列(Queue):和栈类似,但不同的是,它是在一端执行入队操作,而在另一端进行出队操作 ;

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链表(Linked List):它和数组一样,也是一组数据的集合,但和数组不一样的是, 它并不是一组连续的数据集合,而是通过指针连接在一起的;

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树(Tree):这是一种典型的非线性结构,之所以叫做“树”,是因为它的结构看起 来就像一颗倒过来的树,它只有一个根结点,但可以有多个后继节点;

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堆(Heap):它是一种特殊的树型结构,它的特点是根结点的值是所有节点中最大或 者最小的,而且根结点的子节点也是一个堆结构;

最小堆

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最大堆

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图(Graph):这也是一种非线性数据结构,在图结构中,数据节点称为顶点,顶点之间的连线称为边;

有向图

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无向图

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散列表(Hash):这种数据结构来源于散列函数,它的思想是如果存在 x,那么就必 然有一个唯一的存储位置 f(x)可以找到 x,这样通过数学函数就直接计算出 x 的存储位置而 不用在进行比较、查找以后才知道;

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算法常识

算法(Algorithm)是对方案的一种描述,对于计算机来说,它是一系列解决问题的计 算步骤。算法的意义在于,在各种不同的解决方法之中,找到那个效率最高的;

常见算法

  • 二分查找:又叫折半查找,它要求列表必须是有序的。它的原理是每次都把待比较元素 A 和列表中间的元素 B 进行比较,如果 A 小于 B,那么 A 再和位于 B 前半部分的元素进行 比较,并且再次选择中间元素进行比较,直到比较完所有元素为止;
  • 冒泡排序:它重复地走访过要排序的数列,一次比较两个元素,如果它们的顺序错误就 把它们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经 排序完成。这个算法的名字由来是因为越小(大)的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶 端

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