第三章 算法基础讲义 2022-2023学年粤教版（2019）高中信息技术必修1《数据与计算》

第三章算法基础

3.1体验计算机解决问题的过程

知钥鳌理

1.编写计算机程序解决问题步骤：分析问题、设计算法、编写程序、调试运行程序等。

3.2算法及其描述

知钥整理

（一）算法

1.概念：算法是指在有限步骤内求解某一问题所使用的一组定义明确的规则。通俗地说，算

法就是用计算机求解某一问题的方法，是能被机械地执行的动作或指令的有穷集合。

2.特征：有穷性、确定性、数据输入（一个算法必须有零个或多个数据输入）、数据输

出（一个算法有一个或多个数据输出）、可行性。

（二）算法的描述

1.描述算法的常用方法有自然语言描述算法、流程图描述算法和伪代码描述算法。

•自然语言描述算法：人们日常所用语言，如汉语、英语等。

•流程图描述算法

图形名称功能

(____)开始/结束表示算法的开始或结束

L__/输入/输出表示算法中变量的输入或输出

I处理表示算法中变量的计算与赋值

O判断表示算法中的条件判断

---►流程线表示算法中的流向

O连接点表示算法中的转接

•伪代码描述算法：介于自然语言和计算机语言之间的文字和符号来描述算法。

2.三种基本控制结构：顺序结构、选择结构和循环结构

（a）顺序结构（b）选择结构（c）翻结构

3.补充：辗转相除法的算法描述展评

自然语言表示法流程图表示法伪代码表示法

①输入两个正整数m,n(m>n)[开始]m=input("m=")

1

n=input("n=")

r----------

②计算m除以n所得的余数r；r=mMODnifm<n:

(3)m=n,n=r；m=nm,n=n,m

J

示④若r=0,则m,n的最大公约1n：r|r=1

例数等于m；否则转到步骤②；.否whiler!=0:

⑤输出最大公约数m；r=m%n

/'输出m/m=n

⑥结束。J

1结束)n=r

printm

典题魂俗

1.执行图3-1的流程图，最后s=(A)o

A.1B.720C.120D.6

2.有趣的“猜数”游戏。

要求：由计算机随机生成一个100以内的正整数，用户输入一个整数，由提示“大了！”或

“小了！”继续输入一个整数，甚至猜中随机数，同时显示猜数次数。请补全算法流程图。

①*式?②丫③N④n=n+l

或①xWr?②N③丫④n=n+1

3.3计算机程序与程序设计语言

初钮整理

(-)计算机程序

1.概念：是指为了得到某种结果而可以由计算机等具有信息处理能力的装置执行的代码化指

令序列，简而言之，计算机程序就是指计算机可以识别运行的指令集合。

2.计算机组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。运算器和控制器一般做在

一个超大规模的集成电路中，合称中央处理器，即CPU。

3.计算机的工作过程：存储程序，程序控制。

(二)计算机程序设计语言

1.计算机程序设计语言，是指一组用来定义计算机程序的语法规则，简称“编程语言”。

2.计算机程序设计语言的发展，经历了从机器语言、汇编语言到高级语言的发展历程。

①机器语言：由0和1表示的二进制代码组成的语言，能被计算机直接接收和执行。

②汇编语言：使用了一种类似英文缩略词且带有助记性符号的语言，但是，计算机不能直

接识别和执行这些符号，需要一个专门的语言翻译器，负责将程序中的每条语句都翻译成用二

进制数表示的机器语言。如：MOVAL,9；ADDAL,8。

③高级语言：接近于数学语言和人的自然语言，不再过度依赖某种特定的机器或环境；同

理，高级编程语言也不能被计算机直接识别和执行。

•第一种高级语言，Fortran语言，主要用于科学和工程计算。

•其他高级编程语言：C、PascaLBasic,VC、VB、

Delphi、Java、Python等。

•用高级语言编写的程序也不能直接被计算机识别和执行，必须经过编译程序或解释程序将

其翻译成机器语言。

•所谓编译程序是指计算机把高级语言程序的每一条语句都编译成机器语言，并保存成二进

制文件后才运行的程序。解释程序是指计算机在执行高级语言程序时，逐条语句解释成机

器语言并立即执行的程序。

典题残若.

1.不能被计算机直接识别、理解执行的语言需要转换，这种转换是（B）。

A.人工转换或机器转换

B.计算机语言提供的解释器或编译器负责转换

C.操作系统负责转换

D.人工智能技术中的自然语言理解

2.程序以（）代码的形式存放在存储器中，并采用（B）作为数字计算机的数制基础。

A.二进制、十进制

B.二进制、二进制

C.二进制、八进制

D.二进制、十六进制

【解析】：计算机以二进制为存储形式，数据基础也是二进制，所以选B项。

巩固练习

一、单项选择题（从每个小题的四个备选项中，选出一个最符合题目要求的答案）

1.人们利用计算机解决问题的基本过程为（D）

①调试运行程序②分析问题③设计算法④问题解决⑤编写程序

A.①②③④⑤B.②③④⑤①

C.④②③⑤①D.②③⑤①④

2.小明编写好解密程序后，调试运行时，程序没有报错且能顺利运行，但不能正确解密，造

成这个结果的原因是（A）

A、解密算法逻辑错误B、程序语句语法错误

C、程序过期了D、程序设计窗口配置不对

3.下列关于算法的叙述不正确的是（C）

A.算法不可以用自然语言描述

B.算法只能用流程图来描述

C.一个算法必须保证它的执行步骤是有限的

D.算法的流程图表示法有零个或多个输入，但只能有一个

输出

4.某算法的部分流程图如图所示，执行这部分流程后，输出a,

i的值分别是（C）

A.42,7B.28,8

5.常用的计算机一般包含五大部分，下面不属于输入设备的是

（D）

A.声卡B.键盘C.话筒D.显示屏

6.（D）不是程序设计高级语言。

A.PythonB.BasicC.C++D.伪代码

7.计算机能直接识别和处理的语言是（C）。

A.汇编语言B.自然语言C.机器语言

D.高级语言

8.以下文本框内是一段用Python程序设计语言编

foriinrange(200,0,-1):

写的源代码，功能是输出200以内能被17整除的

最大正整数。这段源代码属于（B）oifi%17=0:

A.软件print(i)D.高级语

9.算法的重要特征不包括以下哪一项？（D）break

A.有穷性。.砒7ET土

C.数据输出D.唯一性

10.下列选项都是属于高级语言的是（C）

A.汇编语言、机器语言B.汇编

语言、Basic语言

C.Basic语言、Python语言D.机器语言、

Python语言

11.不能被计算机直接识别、理解执行的语言需要转换，这种转换是（B）。

A.人工转换或机器转换

B.计算机语言提供的解释器或编译器负责转换

C.操作系统负责转换

D.人工智能技术中的自然语言理解

12.某算法的部分流程图如图所示，执行这部分流程，输入1,2,-1,则输出n的值是（C）

A.OB.1C.2D.3

13.某算法的部分流程图如图所示，执行这部分流程，依次输入3,4,-1,则输出s的值是（

B）

A.-2B.-1C.OD.1

▼

二、判断题（判断下列各题的正误，正确的为“A”,错误的为"B".）

1.程序以二进制代码的形式存放在存储器中，并采用十进制作为数字计算机的数制基础。（

B）

2.编写程序必须使用特定的程序语言。（B）

3.编写计算机程序要经过分析问题、设计算法、编写程序、调试运行程序等步骤。（A）

4.算法是能被计算机执行的动作或指令的有穷集合。（A）

5.算法只能用自然语言和流程图来描述。（B）

6.顺序结构的程序只能按自下而上的顺序执行。（B）

7.高级语言更接近于数学语言和人的自然语言。（A）

8.除顺序结构、选择结构、循环结构外，程序的基本控制结构还有组合结构。（B）

9.流程图中表示判断的是矩形框。（B）

10.设计算法属于计算机解决问题的核心。（A）

第四章程序设计基础

4.1程序设计语言的基础知识

夕。锡整理

（-）常量和变量

1.常量是指在程序运行过程中其值始终不发生变化的量，通常是固定的数值或字符串。

2.变量是指在程序运行过程中其值可以发生变化的量。

①变量由变量的“标识符"（又称"名字"）和变量的“内容"（又称"值"）两部分组成。

②标识符由字母（A〜Z,a〜z）、数字（0〜9）、下划线组成，并且其第一个字符必须是

字母或下划线，而不能是数字，字母大小写是有区别。保留字不能做为标识符。

③保留字（关键字）：'False','None','True','and','as','assert','break','class','continue',

'def,'del','elif,'else','except','finally','for','from','global','if,'import','in','is','lambda',

'nonlocal','not','or','pass','raise','return','try','while','with','yield'

3.python是动态语言，动态语言的变量不需要进行定义数据类型，其数据类型可以不固定，

是动态的，需要根据其赋予的值来确定其数据类型。

（二）python的数据类型

1.python能够直接处理的常用数据类型有Number（数值）、string（字符串）、list（列表）

、tuple（元组）、sets（集合）、dictionary（字典）等。

数值

整型数值（int）3000

浮点型数值（float）3000.0

复数（complex）2+3j

字符串

以单引号

或者双引

号括起来

的任意文

本'AB

在

python

中，字符

串中的字

符是通过

索引来提

取的，索

引从0

开始。

python

可以取负

值，表示

从末尾提

取，最后

一个为-1

列表是写在方括号口之间、用逗号分隔开的元素列表。索引从0开始。

列表

List_1=[1/python）,3.14,[<abc,,88]]

元组与列表类似，元组中的元素不能修改，元组使用小括号

元组

Tup1=（1,2,3,4）

集合是一个无序不重复元素的序列。使用{}来创建

集合

A={,Bob,,，Male',18}

字典字典是无序的对象集合。字典用{}标识，是一个无序的“键：值”对集合

A={'name'Bob','gender'Male','age':18}

2.字符串

①索引获取特定偏移的元素

str[O]获取第一个元素；str[-2]获取倒数第二个元素

字符串string

索引012345

索引-6-5-4-3-2-1

②分片提取相应部分数据似“string”为例

通常上边界不包括在提取字符串内；如果没有指定值，则分片的边界默认为0和序列的长度

str[1:3]获取从偏移为1的字符一直到偏移为3的字符串，不包括偏移为3的字符串："tr"

str[1:]获取从偏移为1的字符一直到字符串的最后一个字符（包括最后一个字符）:"tring"

str[:3]获取从偏移为0的字符一直到偏移为3的字符串，不包括偏移为3的字符串："str"

str[:-1]获取从偏移为0的字符一直到最后一个字符（不包括最后一个字符串）："strin"

str[:]获取字符串从开始到结尾的所有元素:"string"

str[-1:-3]和str[2:0]获取的为空字符，系统不提示错误:""

分片的时候还可以增加一个步长，str[::2]输出的结果为：“srn"

（三）python的运算符与表达式

在python程序设计语言中对常量或变量进行运算或处理的符号称为运算符，参与运算的

对象称为操作数。操作数可以是常量、变量、函数等。由运算符、操作数连接而成的式子称

为表达式。

1.算术运算符包括和“//”，分别表示加、减、乘、除、

求余、越运算和整除。由算术运算符连接的表达式称为算术表达式。

2.逻辑运算符包括"and"（与）、"or"（或）、"not""（非）共三个。由逻辑运算符连接而成

的表达式称为逻辑表达式。逻辑表达式的值为True或Falseo

3.判断数据大小关系的运算符称为关系运算符，关系运算符有“>"（大于）、">=”（大于

等于）（小于）"<="（小于等于）、"=="（等于）、"!="（不等于）。由关系运算符连

接而成的表达式成为关系表达式，关系表达式的值为True或False,对应于整数1或0直接参

与其他运算。例，关系表达式“5>=3”的值为True。

6.赋值运算符"="。赋值号不是等号，具有方向性，由右边赋给左边，且赋值号左边只能是

变量，不能是常量或表达式。变量=常量或表达式。

赋值运算符描述示例赋值运算符描述示例

=直接赋值。除法赋值。相当于%

x=yo/=%/=y0

+=加法赋值。相当于%=求余赋值。%%=y相当于%=%%y0

­=减法赋值。相当于%0**二指数幕赋值。%相当于

*—乘法赋值。%*=y相当于常=%*,。//=整除赋值。%〃=父相当于

7.Python中用成员运算符判断序列（list,tuple,sets）中是否有某个成员，in,notino

8.逻辑运算符:and（与）、or（或）、not俳）

由逻辑运算符连接而成的表达式称为逻辑表达式

逻辑表达式的值：True⑴.False（O）

9.当一个表达式中有多种运算时，运算的顺序是根据运算符的优先级由高到低进行运算。同

级运算则按从左到右的顺序进行。算术运算符〉关系运算符〉逻辑运算符

10.函数是Python语言程序的基石，是组织好的、可重复使用的、用来实现单一或相关联功

能的代码段。Python默认带有一些常用的函数，如求绝对值函数、求和函数、求最大值和

最小值函数等。

abs(x)求x的绝对值abs(-20)20

min(x)求变量X的最小值min(3,2,1)1

max(x)求变量X的最大值max(3,2,1)3

x=(3,5,7)

sum(x)求变量x的和15

sum(x)

求x的长度，包含空格和标点符号a='hello,world'

len(x)11

len(a)

int(x)把变量X转换成整型int(10.5)10

input(x)输入

print(x)输出

8.鸡兔同笼编程题：今有鸡兔同笼，上有三十五头，下有九十四足,问鸡兔各几只。

a=35

b=94

forxinrange(1,a):

y=a-x

if2*x+4*y==b:

print("鸡有"+str(x)+"只","兔有"+str(y)+"只")

典题残彼

1.标识符命名规则练习:

Count_1Test!2helloworldprintAns#12ans姓名

答案：1,3,4是

2.以下程序段运行后，整型变量maxi,mini的值分别是(D)o

a=3

b=5

maxi=(a+b)/2+abs(a-b)/2

mini=(a+b)/2-abs(a-b)/2

A、3,5B、5,5

C、3,3D、5,3

3.一元二次方程ax2+bx+c=0有两个不相等的实数解的条件是(C)

A、b*b-4*a*c>0

B、a!=0

C、a!=0andb*b-4*a*c>0

D、a!=0orb*b-4*a*c>0

4.下列哪个选项是正确的赋值语句？(D)

A、2018=xB、5s=80

C、a+b=cD、xs=s+5

5.下列表达式中，能正确表达不等式方程凶>1的解的是(D)

A、x>-1andx<1B、x>-1orx<1

C、x<-1andx>1D、x<-1orx>1

4.2运用顺序结构描述问题求解过程

加锡整理

(一)数据的输入与输出

1.按语句先后顺序执行的结构称为“顺序结构”，顺序的结构是结构化程序的基本结构。顺序

结构是最常用、最简单的程序结构，其语句执行顺序是自上而下依次执行的。

2.数据的输入：<变量>=input('提示信息：')

该函数返回输入的对象，可输入数字、字符串何其他任意类型对象。

input()函数的返回结果都是字符串。

»>t=input("请输入一个数字：")

请输入一个数字：123

»>t

'123'

»>type(t)

<class'str'>

»>I

3.数据的输出：print([object,­­•][,sep=''][,end='\n'])

(1)方括号中的项是可选的，可以省略，如省略则取系统的默认值。

(2)object是要输出的对象，可以是常量、变量或表达式等。

(3)sep后面的空格(可以指定为其他字符)表示每个输出对象之间的分隔符，如果

缺省的话，默认值是一个单个的空格。

例如，,lprint(4,5,6,sep='***,),>(则输出结果为"4***5***6”。

(4)end后面的字符串含义为输出文本尾的一个字符串，如果缺省的话，默认值是一个\n

换行符。如果设为其他字符，如end」'，则输出当前行的所有内容后，在末尾加一个空格,

不换行接着输出下一个print()的输出对象。

修print函数的使用.py-C:/Users(位「2。门3.7.0shell

FileEditFormatRunOpFileEditShellDebugOptions

a=ffaybcffpy4

4]3.7.0(v3.7.0:lbf9cc5093

b=123sWin32

TVT

print(a)-\copyright",“credits"or

print(b)>z\z

print(a,b)===========RESTART:C:/U

print(a,end='')===

print(b)abc

print(a,b,sep=".")123

abc123

山1o3

ac1-x

b123

ac■1

>>z\

（二）顺序结构的应用

案例：已知图书A的单价是3元、图书B的单价为5元。

规则：如果两种图书同时购买，价格可以打8折。

求：购买图书A和图书B各n本，可以优惠多少元？（四舍五入到小数点两位）

编写程序：

n=int（input（"请输入购买的图书A和图书B的本数均为:"））

a=3*n

b=5*n

y=（a+b）*（1-0.8）

print（"购买的图书A和图书B的数量均为:",n,"本"）

print（"可节省的费用为:","％.2f"%y,"元"）

FileEditFormatRunOptionsWindowHelp

FileEditShellDebugOptionsWindowHelp

n=int（input（"请输入购买的图书A和图书B的本数均为："））

a=3*nPython37770(v3.7.0:lbf9cc5093,Jun018,04:59^

b=5*n4)]onWin32

y=（a+b）*（1-0.8）Type“copyright","credits"or"license。"formore

print（“购买的图书A和图书E的数里均为：nJ本“）»>

print（“可节省的费用为：2f5y,“元"）===================RESTART:C:/Users/hp/Desktop/11.

请输入购买的图书A和图书B的本数均为：30

购买的图书A和图书B的数里均为：30本

可节省的离席为：48.00兀

»>

囊题残恁

1.s=int(input(“请输入一个两位数：”))

s=s%6

print(s)

程序运行后，键盘输入33,其输出结果为（B）

A.5.5B.3C.5

D.3.0

4.3运用选择结构描述问题求解过程

知锡套理

第5章数据处理与可视化表达

1.数据是指无法在可承受的时间范围内用常规软件工具进行高效捕捉、管理和

处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流

程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。

2.大数据的特征：（1）从互联网产生大数据的角度，4V特征：大量（Volume）

、多样（Variety）＞低价值密度（Value）、高速（Velocity）。（2）从互

联网思维的角度，三个特征:样本渐趋于总体，精确让位于模糊，相关性重于

因果。（3）从大数据存储与计算的角度，两个特征：分布式存储和分布式并

行计算。

3.大数据使人们日常生活更为便捷：方便支付、方便出行、方便购物与产品推

介、方便看病与诊病

4.大数据对人们日常生活产生的负面影响：个人信息泄露、信息伤害与诈骗

5.数据采集的基本方法包括系统日志采集法（记录系统中硬件、软件和系统问

题的信息文件）、网络数据采集法（通过网络爬虫或网站公开API（应用程

序接口）等方式从网站上获取数据信息。）和其他数据采集法。

6.数据安全保护指数据不被破坏、更改、泄露或丢失。

7.解决隐私泄露问题有三个办法：一是技术手段，常用的隐私保护有：①数据

收集时进行数据精度处理；②数据共享时进行访问控制；③数据发布时进行人

工加扰；④数据分析时进行数据匿名处理等。二是提高自身的保护意识。三是

要对数据使用者进行道德和法律上的约束。

8.数据分析一般包括特征探索、关联分析、聚类与分类、建立模型和模型评价

（1）特征探索:对数据进行预处理，发现和处理缺失值，异常数据、绘制直

方图，观察数据分布的特征，求最大值、最小值、极差等描述性统计量。（2

）关联分析:分析发现存在于大量数据之间的关联性和相关性，从而描述一个

事物的共同规律和模式。（3）聚类分析:是一种探索性的分析。不必事先给

出一个分类标准，而是让其自动分类。（4）数据分类:是数据分析中最基本

的方法。先基于样本数据构建分类器，然后进行预测。

第6章人工智能及其应用

1.人工智能是研究计算机模拟人的某些感知能力、思维过程和智能行为

2.智能问答系统主要包括常见问题解答（FAQ）、问题理解、信息检索、文档

库、答案抽取五大模块。

3.图灵测试：70%

4.人工智能在生活中的应用有智能制造、智能家居、智能教育、智能交通、智

能安防、智能医疗、智能物流。

必修2信息系统与社会

第一章走进信息社会

1.世界上第一台电子计算机1946年美国ENIAC

2.信息社会本质上是“以信息活动为基础”的社会

3.信息社会的特征：数字生活、信息经济（以知识为基础的信息经济是最基本

的经济形态）、网络社会（网络化是最典型的社会特征）、在线政府

5.信息技术发展脉络：以计算机为核心f以互联网为核心f以数据为核心

6.信息技术发展趋势①从新一代信息技术发展的角度：网络互联的移动化和泛

在化（“人人皆学、处处能学、时时可学”）、信息处理的集中化和大数据化

（大数据应用：互联网金融、情报分析、机器翻译）、信息服务的智能化和个

性化（无人自动驾驶汽车是智能化的标志性产品）②从计算机用户界面发展的

角度：体感技术（用肢体与周边互动，运动手环）、虚拟现实技术（人戴上特

定的头套手套，在仿真情景交互，限）、增强现实技术（在屏幕上把虚拟世界

套在现实世界并进行互动）③从典型技术驱动发展模式向应用驱动与技术驱动

相结合的模式转变的角度：虚拟计算、通信技术、传感技术（能够自动监测信

息并传输的设备称为传感器）、微电子和纳米技术、3D技术、信息安全

7.信息技术的影响:①信息技术推动科技革新与进步（1.基础学科理论领域

2.量子通信3.人工智能系统）、②信息技术促进社会变革与发展（1.提升社会

建设水平2.促进工农业生产变革3.提升电子商务可靠性）、③信息技术提升人

们在信息社会的适应力与创造力（1.改变人们生产与工作方式2.改变人们生活

与交往方式3.促进人们数字化学习与创新4.培养人们计算思维方式）

第二章信息系统的组成与功能

1.数据流：输入数据；事务流：各项管理活动的工作流程；物流，资金流。

2.信息系统是人（用户包括使用者、维护者、管理者和设计者）、硬件（是

信息系统的物质基础）、软件、网络和数据资源构成的人机交互系统。

3.信息系统的功能和目的：对信息进行输入、处理（信息查询、检索、分析、

计算、综合提炼、优化）、存储（将获得或加工后的信息和数据保存，qq密码

）、控制（对各种信息处理设备进行控制和管理，步骤）、传输和输出。

4.计算机：自动售票机，自动售票服务器、订票网络后台服务器、银行主机、

售票点计算机；移动终端：顾客平板电脑、顾客手机、顾客笔记本电脑、系统

管理笔记本电脑。

5.计算机工作的基本原理（冯•诺伊曼原理）：存储程序和程序控制。

6.计算机系统架构

7.Intel酷睿8代i58400（处理器）/16GB（内存）/GTX1050Ti（显卡）/2TB

（硬盘）/21.5英寸（屏幕尺寸）

&移动互联网是移动网络与互联网融合的产物，结构：应用层、网络层、终端

层

第三章信息系统的网络组建

1.超文本标记语言HTML,万维网WWW。

2.信息技术发展三阶段：①人和计算机对话，②计算机与计算机对话，③物体

与环境

3.物联网依托射频识别（RFID）技术和设备，三特征：全面感知，可靠传递，

智能处理（相当于物联网的大脑和神经中枢）。

4.物联网的结构：感知层、网络层和应用层。

物联网的技术：传感技术（传感器由敏感元件、转换元件和基本电路组成,

转换成电信号），射频识别技术RFID（五组件：阅读器［传送器、接收器、微

处理器］、天线和标签,阅读器可实现对标签识别码和内存数据的读出和写入

操作，非接触识别），嵌入式系统技术

5.计算机网络在信息系统中的作用：数据传输（最基本）、资源共享（包括软

件资源、硬件资源、数据资源、信道资源）、分布式处理（多台计算机协调地

完成大规模信息处理任务的计算机）

6.有线传输介质：双绞线、同轴电缆和光纤；无线传输介质：无线电波、微波

、红外线、激光

7.网络传输协议：TCP/IP、NetBEUI、HTTP、FTP

8.无线网络接入方式：移动通信网络接入、wifi接入（公共场合安全隐患）、

蓝牙技术（短距离、低成本）、红外数据传输IrDA（红外线传递

数据的技术，点对点传输方式）

9.无线投屏技术：投屏端和被投端支持同一种投屏协议。

10.组件小型无线网络：无线网卡、路由器、调制解调器Modem、交换机等设备

（局域网中有多台计算机，路由器插口不够用时使用）。

11.5中IP地址，A类至E类，地址范围:A：0.0.0.0-127.255.255.255

B:128.0.0.0-191.255.255.255C:192.0.0.0-233.255.255.255