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数据与计算科学基础全书课后习题答案

习题1

一、单项选择题

1.B2.A3.D4.B5.D6.C7.A

8.D9.A10.D

11.A12.A13.B14.B15.C16.A

二、判断题

1.√2.×3.√4.×5.×6.×7.×8.×9.√10.×

三、简答题

1.【解答】

信号是消息的传输载体，以声波、光、电磁波等方式来呈现，被人

们所识别。消息是信息的物理形式，例如：语音、文字、图像、数

字等。数据是计算机对消息通过二进制编码之后获得原始物理符号

序列。信息是消息通过计算、处理、组织后的有效内容，通常是对

消息所代表的数据处理后的结果。

2.【解答】

模拟信号是指信号所承载消息的参量取值是连续。数字信号是指信

号所承载消息的参量取值是离散的。模拟信号的参量取值是不可数、

无穷多的，数字信号的参量取值是可数的、有限多的。

3.【解答】

结构化数据以关系代数数据模型为理论，通常先有结构再有数据，

在结构化数据中，数据以行为单位，一行数据表示一个实体的信息，

每一行数据的属性是相同的，即每一行数据所描述的实体具有相同

的属性结构，这些属性字段的类型为数字、文本或其他类型。半结

构化数据可以看成是结构化数据的另外一种形式，非关系模型有基

本固定结构模式的数据。非结构化数据不具备固定的数据结构，没

有预定义的数据模型，不方便用关系数据库中的二维数据表来表

示的数据。区分半结构化与非结构化的意义在于，对两者的处理方

法是不同的，非结构化数据大多采用内容管理方法，而半结构化数

据基本没有有效的管理方法。

4.【解答】

图灵机由无限长的纸带、控制器和读/写头组成。图灵机指一个抽

象的机器，它有一条无限长的纸带，纸带分成了一个一个的小方格，

每个方格有不同的颜色。有一个机器头在纸带上移动。机器头有一

组内部状态，还有一些固定的程序。在每个时刻，机器头都要从当

前纸带上读入一个方格信息，然后结合自己的内部状态查找程序表，

根据程序输出信息到纸带方格上，并转换自己的内部状态，然后进

行移动。

5.【解答】

冯·诺依曼架构计算机模型由存储器、算术逻辑运算单元、控制单元

和输入/输出子系统组成。冯·诺依曼架构的核心思想为“存储程序、

顺序执行”。冯·诺依曼模型中要求程序必须存储在内存中，这和早

期只有数据才存储在存储器中的计算机结构完全不同。冯·诺依曼

模型中的一段程序是由一组数量有限的指令组成。按照这个模型，

控制单元从内存中提取一条指令，接着解释指令、执行指令，然后

针对下一条指令重复上述操作。换句话说，指令就一条接着一条地

顺序执行。

6.【解答】

计算机网络的核心功能：数据通信、资源共享和分布式计算。数据

通信用于快速传送计算机与终端、计算机与计算机之间的各种信息

和数据。资源共享指将网络中的软硬件和数据资源共享给网络中的

用户。分布式计算指通过计算机网络可将新任务转交给空闲的计算

机来完成，对大型综合性问题，可将问题各部分交给不同的计算机

分头处理，充分利用网络资源，扩大计算机的处理能力。

7.【解答】

TCP/IP模型的核心协议是TCP协议和IP协议，即传输控制协议

和网际协议。TCP/IP的通信任务组织成5个相对独立的层次：应

用层、传输层、互联网层、网络接口层和物理层，其中网络接口层

和物理层常称为物理网络层。通过分组交换，应用层数据分组依据

分组交换的分层模型，在发送端通过层层增加分组头部，先封装应

用层数据再封装传输层数据，依此类推形成最终的物理帧，再通过

通信网络传递到接收端，接收端再经过一个逆过程，先解包物理网

络层数据再解包互联网层数据，以依此类推获取原始的应用层数据

分组。

8.【解答】

大数据的“5V”特点，即：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety

（多样）、Value（低价值密度）和Veracity（真实性）。Volume指

大数据的容量非常大，单台机器无法容纳它，因此需要专门的工具

和框架来存储处理和分析这些数据。Velocity指数据生成的速度，

由于数据增长速度快，要求实时分析与处理数据，并进行合理丢弃，

而非事后批处理，这是大数据区别于传统数据挖掘