2020-2021第一学期20202410《计算机科学概论》第一次学习总结
学习内容：《计算机科学概论》第2、3章
今天自学了《计算机科学概论》的第2、3章，学到了不少知识，现在写下自己梳理的一些主要知识点。
第2章主要讲二进制数值以及将二进制数值置于各种记数系统中。数字对计算极其重要，故此探讨研究数字是研究计算机的基础，我们一定要清楚数字的分类，尤其是自然数以及自然数在各种记数系统中的表示。我们应先了解位置记数法，从而更好地掌握二进制、八进制和十六进制，而一步一步地学习其他的一些运算、转换。第3章则在探讨如何表示和存储计算机管理的各种类型的数据。用适当的方式表示和组织数据非常重要，因此，我们一定要了解多种数据表示法，如数字数据、文本、音频数据、图像与图形、视频等。不同的数据都有不同的表示法，我们对那些常用以及重要的表示法一定要有所了解、深入学习。
第2章：二进制数值与记数系统
这一章重点是自然数以及在各种记数系统中如何表示它们，首先我们要先明白数字与计算的关系：
数字对计算至关重要。除了使用计算机执行数字运算以外，所有使用计算机存储和管理的信息类型最终都是以数字形式存储的。在计算机的最底层，所有信息都只是用数字0和1存储的。因此，在开始研究计算机之前，首先需要探讨一下数字。
在对数字进行简单分类后，我们对数字也就有了一定的了解，在此基础上，我可以进一步学习位置记数法。在这之中，我们会发现，记数系统中的不同基数，会使得数字的描述也不相同。所以此时，我们又需要了解基数与位置记数法：
- 基数：记数系统的基本数值，规定了这个系统中使用的数字量和数位位置的值。
- 位置记数法：一种表达数字的系统，数位按顺序排列，每个数位有一个位值，数字的值是每个数位和位值的乘积之和。
而位置记数法更正式的定义是用记数系统的基数的多项式表示值，即：
如果一个数字采用的是以R为基数的记数系统，具有n个数位，那么可以用下列多项式表示它，其中，di表示数字中第i位的数值：dn Rn-1 + dn-1 Rn-2 + … + d2 * R + d1
而以2为基数（二进制）的记数系统在计算机中尤其重要，对此，我们还需要知道二进制、八进制、十六进制和十进制之间的转换关系：
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再此之后，我们还很有必要明白二进制数值与计算机的关系，毕竟所有信息都是用二进制数值表示的，原因在于计算机中的每个存储位只有高电平和低电平两种信号。由于每个存储位的状态只能是这两者之一，所以用0和1表示这两种状态很符合逻辑。低电平信号等同于0，高电平信号等同于1。事实上，你可以忘记电平，认为每个存储位存放的值是0或1。注意，存储位不能是空的，必须存放0或1。
所以，我们还需要知道以下几个概念：
- 二进制数字（binary digit）：二进制记数系统中的一位数字，可以是0或1。
- 位（bit）：二进制数字的简称。
- 字节（byte）：8个二进制位。
- 字（word）：一个或多个字节，字中的位数称为计算机的字长。
至此，在看一下书本小结后，本章内容算是大体有所学习，此时，我们应该能够做到本章开头的要求，在自我检查之后，第二章的学习就可以告一段落了。
第3章：数据表示法
第3章的重点是学习各种类型数据的表示和存储。尽管大部分情况下“数据”和“信息”可以互换使用，但我们仍需要分清它们：
- 数据：基本值或事实。
- 信息：用有效的方式组织或处理过的数据。
如今，计算机已成为真正的多媒体设备，可以存储各类数据，但在讨论数据表示法之前，一定要先讨论数据压缩，这便又有了压缩率、无损压缩和有损压缩等一系列的概念。除此以外，在了解了模拟数据与数字数据、二进制表示法之后，我们就可以学习各种类型的数据的表示法了，主要分为以下五个大类：
一、数字数据表示法
（一）负数表示法
1.符号数值表示法：符号表示数所属的分类（正数或负数）、值表示数的量值的数字表示法。
2.定长量数
十进制补码：一种负数表示法，负数I用10的k次幂减I表示。
3.二进制补码（与十进制补码等价）
4.数字溢出
溢出：给结果预留的位数存不下计算出的值的状况
（二）实数表示法
1.小数点：在记数系统中，把一个实数分割成整数部分和小数部分的点。
2.浮点表示法：标明了符号、尾数和指数的实数表示法。对此，我们可以了解一下十进制浮点值和二进制浮点值的公式定义：
十进制浮点值：
二进制浮点值：
赫夫曼编码（Huffman encoding）：用变长的二进制串表示字符，使常用的字符具有较短的编码。
3.科学记数法：另一种浮点表示法。
二、文本表示法
文本表示法的核心是如何表示字符本身，这就有了字符集：
字符集：字符和表示它们的代码的清单。
（一）ASCII字符集
每个ASCII字符都有自己的顺序，这是由存储它们所用的代码决定的。
（二）Unicode字符集
Unixode字符集被设计为ASCII的超集。
（三）文本压缩
1.关键字编码：用单个字符代替常用的单词。
2.行程长度编码：把一系列重复字符替换为它们重复出现的次数。
3.赫夫曼编码：用变长的二进制串表示字符，使常用的字符具有较短的编码。
三、音频数据表示法
数据化声波
采样
（一）音频格式
有许多音频数据格式，包括WAV、AU、AIFF、VQF和MP3。
（二）MP3音频格式
四、图像与图形表示法
（一）颜色表示法
（二）数字化图像与图形
像素：用于表示图像的独立点，代表图像的元素。
分辨率：用于表示图像的像素个数。
光栅图形格式：逐个像素存储图像信息的格式。
元数据：有关数据的数据。
矢量图形：用线段和几何形表示图像的方法。
（三）图形的矢量表示法
五、视频表示法
视频编译码器：用于缩减电影大小的方法。
视频编译码器采用的压缩方式有两种：
时间压缩：根据连续帧之间的差别压缩电影的技术。
空间压缩:基于静态图像的压缩技术的电影压缩技术。
第3章的学习基本就到这里，我们可以检查一下自己是否能达到本章的能力要求。
最后，附上我自己整理的思维导图：
总结：
学习的收获：了解到了不同进制间的转换方法和计算方式，知道了不同数据有着不同的表示方法，意识到许多看似意思差不多的词语其实有着它自己的特殊含义，是不能够随意混为一谈的，而这也需要我自己去分清辨别。同时，这次自我预习也让我明白要提高自觉意识、提高自我学习能力，这一点我目前仍有一定缺陷，但在以后的学习中我一定会继续努力、有所进步。
问题与解决：有很多专业词语看不懂，计算中的进位也不是很理解，每一章的内容不少，头脑中就会一片混乱。但通过上网查询、询问同学以及适度的劳逸结合，效果还算可以，虽然并不是完全会了，希望之后的学习中能够钻研。