2025粤教版高中信息技术必修一知识点归纳总结（复习必背）

2/2粤教版信息技术必修一《数据与计算》第一章数据与信息【知识梳理】一、数据及其特征（一）数据的概念数据是现实世界客观事物的符号记录，是信息的载体，是计算机加工的对象。（二）数据的基本特征1.二进制。在计算机中，数据以二进制的形式存储、加工。2.语义性。语义是将数据符号解释为客观世界的事物。3.分散性。数据是分散的记录，分别记录不同客观事物的运动状态。4.多样性与感知性。数据记录的形式是多样的、可看的、可听的、可感知的。二、数据编码（一）模拟信号与数字信号1.模拟信号：指用连续变化的物理量所表达的信息；有线电视，无线广播等。2.数字信号：是离散时间信号的数字化表示。（二）编码的基本方式1.文字编码（1）单字节码：ASCII码、莫尔斯码ASCII码由8位二进制码组成，可表示128个字符；ASCII码中大小写字母间相差32，A-Z，a-z的编码数值依次递增；ASCII码中A的编码是01000001（65），a的编码是011000001（97）。（2）双字节码：国际码（GBK），统一码（Unicode）2.图像编码（1）位图图像编码位图，最小单位为光栅点（像素），也叫做点阵图或像素图。（2）位图文件大小在计算机二进制数系统中，数据存储最小单位是位（bit）；1bit可存储1个0或1，8个位被称为1个字节（Byte）；1B=8b，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB…位图文件大小（B）=文件头（14B）+信息头（40B）+分辨率*量化位数/8+颜色表项（4*2**量化位数）（量化位数为24时，颜色表项为0）3.声音编码模拟信号数字化的步骤：采样、量化、编码。声音存储空间=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时间(秒)/8三、信息及其特征（一）信息的概念信息是经过加工处理的、具有意义的数据。（二）信息的特征1.普遍性2.传递性3.共享性4.依附性和可处理性5.时效性6.真伪性7.价值相对性第二章知识与数字化学习【知识梳理】知识与智慧（一）知识1.发现知识的途径：做实验—>获取观察数据—>分析处理数据—>推理建立数学模型—>实验验证模型—>形成知识—>应用知识解决问题。2.知识：人们运用大脑对获取或积累的信息进行系统化地提炼﹑研究和分析的结果，能够精确地反映事物的本质。知识是结构化的信息。（二）智慧智慧是为了达到预定日标而运用知识解决问题的创新思维能力。（三）数据、信息、知识与智慧之间的关系数据、信息、知识和智慧是逐层递进的概念，前者是后者的基础和前提，后者是前者的抽象与升华。（四）科学研究的方法1.理论方法：以数学学科为代表2.实验方法：以物理学科为代表3.计算方法：利用计算工具二、数字化学习与创新（一）数字化工具与资源1.数字化工具：能够采集，获取.检索、表示，传输、存储和加工多媒体数字化资源的设备装置。按其功能不同，数字化工具可大致分为以下几种：（1）数据采集（模数转换）工具：声卡、视频卡、数码照相机、数码录像机、手写板、扫描仪等。（2）信息获取工具：台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、手机等。（3）信息检索工具：搜索引擎、电子词典等。（4）数字化可视化表达工具：思维导图、演示文稿等。（5）信息通信交流与传输工具：电子邮件、博客、社交软件、视频会议系统等。（6）信息存储工具：光盘、U盘、硬盘、服务器等。（7）信息加工工具：编程软件、多媒体制作软件、网站制作工具、信息系统制作工具等。（8）三维设计工具：3D制作软件、3D打印机、虚拟现实、增强现实制作系统等。2.数字化资源：经过数字化工具处理，可以在多媒体计算机上或网络环境下运行的，且可以实现共享的多媒体材料。（二）数字化工具与资源的优势1.数字化工具与资源的优势（1）获取的便捷性：不守时空限制，随时随地可获取。（2）形式的多样性：文本、图像、声音、动画、视频等。（3）资源的共享性：不易不断利用、复制、传递、再生。（4）平台的互动性：可以双向交流。（5）内容的扩展性：可操作性、可再生性；可以被评价、修改、再生产。2.数字化学习的特点（1）问题化：产生学习的根本原因是问题。（2）合作性：提供了一个信息交流、资源共享和协作学习的环境。（3）个性化：学习者可以根据自己的特点自行安排学习进度。（4）创造性和再生性：数字化学习的再生性可激发学习者的创造力。（5）开放性：随时随地可以学习，虚拟学习、虚拟课堂、碎片化学习。（二）体验数字化创新学习过程1.投针实验：采用蒙特卡洛方法。⒉思维导图：XMind、Mindmanager，Free-Mind等第三章算法基础【知识梳理】体验计算机解决问题的过程（一）人工解决问题的过程明确问题和给出条件—>根据经验和知识确定解决问题的方法—>解决问题（二）计算机解决问题的过程分析问题—>设计算法—>编写程序—>调试运行程序二、算法及其描述（一）算法1.概念：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。用计算机求解某一问题的方法，是能被机械执行的动作或指令的有穷集合。（二）算法的特征1.有穷性：一个算法在执行有穷步之后必须结束。（不能无限循环）2.确定性：算法执行的每一步骤必须有确切的定义。（不能模棱两可）3.数据输入：一个算法必须有零个或者多个输入。（输入>=0）4.数据输出：一个算法有一个或多个输出，以反映对输入数据加工后的结果，没有输出的算法是毫无意义的。（输出>=1）5.可行性：算法中执行的任何计算步骤都可以被分解为基本的可自行的操作步骤，即每一个计算步骤都可以在有限时间内完成。（三）算法的描述1.自然语言描述：用人们日常所用的语言进行算法描述。2.流程图描述：用程序框架图来描述算法的一种表示方法。图形名称功能开始/结束表示算法的开始或结束输入/输出表示算法中变量的输入或输出处理表示算法中变量的计算与赋值判断表示算法中的条件判断3.伪代码描述：用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。它不用图形符号，书写方便，易理解，便于向计算机程序语言过渡（四）三种基本控制结构顺序结构顺序结构 选择结构 循环结构三、计算机程序与程序设计语言（一）计算机程序1.概念：为了得到某种结构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。（计算机可以识别运行的指令集合）（二）计算机的组成1.输入设备：键盘、鼠标…2.输出设备：显示器、打印机…3.控制器：对程序规定的控制信息进行解释4.运算器：对数据进行各种算术运算和逻辑运算5.存储器：存储程序、数据、信号、命令等信息，并在需要时提供这些信息。6.计算机之父：冯诺依曼7.冯诺依曼体系结构：存储程序、程序控制控制器（内）存储器运算器操作指令请求信号控制器（内）存储器运算器操作指令请求信号输入设备输出设备数据流控制流程序数据响应信号反馈信号响应信号取数存数地址指令请求信号（三）计算机程序设计语言1.机器语言：由0、1组成，计算机能直接识别执行2.汇编语言：类似于英语缩略词的符号语言，计算机需翻译编译才能执行3.高级语言：接近数学语言或自然语言，计算机需翻译编译才能执行。例如：python、c++、Java等编程语言。程序设计基础一、Python的常量和变量常量：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，在程序中可以直接使用。变量：变量是指在程序运行过程中其值可以发生变化的量，变量由变量的标识符（变量名）和变量的内容（赋值）两部分组成。变量的命名：标识符由字母（A-Z，a-z）、数字（0-9）、下划线(_)组成。注意：第一个字符必须是字母或下划线，不能是数字，如a1、_a；同时，字母区分大小写，如X和x、sum和Sum都是不同的标识符。变量的赋值：x=3表示将“=”右边的值赋给左边的变量。二、Python的数据类型(1)Python支持以下三种不同的数值类型：整型（int）：通常被称为整型或整数，是不带小数的数。浮点型（float）：浮点型由整数部分与小数部分组成，如2.5。复数（complex）：复数由实数部分和虚数部分构成，可以用a+bj或者complex(a，b)表示，复数的实部a和虚部b都是浮点型。(2)String（字符串）：字符串是以单引号或双引号括起来的文本，如‘abc’、"xyz"等。字符串的索引从0开始，-1为从末尾开始的位置。索引号写在方括号[]里，以确定数据位置。(3)List（列表）：列表是写在方括号“[]”之间、用逗号分隔开的元素列表，列表的数据项不需要具有相同的类型。与字符串的索引一样，列表索引从0开始。三、Python的运算符与表达式(1)算术运算符与算术表达式算术运算符含义例子结果+加5+27-减5-23*乘5*210/除5/22.5//整除5//22%求余5%21**幂运算5**225(2)逻辑运算符与逻辑表达式逻辑运算符逻辑表达式描述示例(a=0；b=1；c=2)andxandyx为false，则返回false，否则返回y的计算值(aandb)返回0(candb)返回1orxoryx为true，则返回x的值，否则返回y的计算值(aorb)返回1(corb)返回2notnotxx为true返回false；x为false返回truenot(aandb)返回true关系运算符与关系表达式由关系运算符连接而成的表达式称为关系表达式。关系表达式的值：True、False，对应整数1和0。关系运算符含义示例结果>大于4>3true>=大于等于3>=3true<小于4<3false<=小于等于4<=3true==等于4==3fasle!=不等于4!=3true赋值运算符与赋值表达式对变量的赋值通过赋值运算符“=”来完成。赋值号不是等号，具有方向性，由右边赋给左边的变量。除了“=”外，还有以下赋值运算符。赋值运算符含义示例=直接赋值x=y+=加法赋值x+=y相当于x=x+y-=减法赋值x-=y相当于x=x-y*=乘法赋值x*=y相当于x=x*y/=除法赋值x/=y相当于x=x/y//=整除赋值x//=y相当于x=x//y%=求余赋值x%=y相当于x=x%y**=指数幂赋值x**=y相当于x=x**y成员运算符Python中用成员运算符判断序列中是否有某个成员。成员运算符描述示例inxiny，如果x是序列y的成员，则计算结果为true，否则为false3in[1,2,3,4]结果为true5in[1,2,3,4]结果为falsenotinxnotiny，如果x不是序列y的成员，则计算结果为true，否则为false3notin[1,2,3,4]结果为false5notin[1,2,3,4]结果为true运算符的优先级

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。四、Python的函数五、顺序结构1.数据的输入格式：<变量>=input(‘提示信息：’)input()函数的返回结果都是字符串，如果需要可将其转换为相应的类型再处理。2.数据的输出格式：print(object)object是要输出的对象，可以是常量，变量或表达式3.顺序结构的应用顺序结构是最常用、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。六、选择结构1.单分支if语句格式：if(条件表达式):语句A注意条件表达式后面有冒号，语句A要有缩进，语句A如果是多个语句组成的复合语句时，所有语句严格遵循相同的缩进。2.双分支if语句格式：if(条件表达式):语句Aelse:语句B注意：条件表达式后面有冒号，语句A要有缩进，语句A和语句B如果是多个语句组成的复合语句时，所有语句严格遵循相同的缩进。3.多分支if...elif...else语句格式：if(表达式1):语句1elif:(表达式2):语句2elif:(表达式N):语句Nelse:语句N+1七、循环结构1.for循环语句格式：for循环变量in列表：语句或语句组（1）直接罗列的方式举例：forvaluein[1，2，3，4，5]:（2）使用range()函数range(start，stop，step)计数从start开始（如果省略默认是0）到stop结束（但不包括stop），step表示步长，即间隔，（如果省略默认为1），step也可以是负数。2.while循环语句格式：while(表达式)：语句或语句组while也叫当型循环，表达式是一个关系表达式或逻辑表达式，值为真（True）或假（False）whlie循环的循环体中必须有改变条件表达式值的语句，否则将成为死循环。3.循环嵌套循环嵌套指的是某一种循环语句中包含着自身或其他循环语句，for循环或while循环之间可以相互嵌套。

第五章数据处理和可视化表达一、认识大数据（一）大数据的概念大数据：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。（二）大数据的特征1.从互联网产生大数据的角度来看（具有“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来看：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来看：分布式存储，分布式并行计算。（二）大数据的影响1.大数据使人们日常生活更为便捷:方便支付、方便出行、方便购物与产品推荐、方便看病与诊病。2.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。二、数据的采集（一）数据采集的方法与工具1.系统日志采集法：监视系统中发生的事情检查错误发生的原因寻找攻击时攻击者留下的痕迹2.网络数据采集法：网络爬虫：从初始网页的URL（统一资源定位器）获取对应的数据网络公开APIPython网络数据采集程序使用扩展库时导入模块的方法：importmodulefrommoduleimportname3.其他数据采集法。（二）数据的存储1.本地存储：把数据存在本地内部2.云存储：把数据放在第三方公共或者私有的“云端”存储分布式文件存储Nosql数据库存储（三）数据的保护1.数据安全保护技术：拷贝、备份、复制、镜像、持续备份，加密…2.数据的隐私保护（1）技术手段数据收集时：精度处理数据共享时：访问控制数据发布时：人工干扰数据分析时：匿名处理（2）提高自身意识（3）进行道德和法律约束三、数据的分析常见数据分析方法：特征探索，关联分析，聚类与分类，建立模型，模型评价（一）特征探索主要任务：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，观察分析数据的分布特征，求最大值、最小值、极差等描述性统计量。（二）关联分析1.概念：分析并发现存在于大数据之间的关联性或相关性，从而描述一个事物中某些属性同时出现的规律和模式。2.常见应用案例：超市某些商品捆绑促销，新高考选修学科的选择。（三）聚类分析1.概念：一种探索性分析，不必事先给出分类标准，从样本数据出发，自动进行分类，进而达到“物以类聚，人以群分”的效果2.常见的算法：k-means算法，自下而上的聚类分析方法（四）数据分类1.概念：基于样本数据先训练构建分类函数或分类模型（分类器）分类器将待分类数据映射到某一特点类别。2.常见的分类技术：贝叶斯分类技术四、数据的可视化表达（一）数据可视化表达的方法1.数据可视化的呈现类型（1）探索类：帮助人们发现数据背后的价值（2）解释类：简单明了地呈现数据2.数据分析类型及对应的可视化呈现（二）数据可视化表达的工具1.Seaborn：主要关注统计模型的可视化，基于且高度依赖于Matplotlib.2.Bokeh：能实现交互式可视化，独立于Matplotlib，能通过浏览器与数据驱动文档的风格呈现。

扩展库：1.NumPy(NumericalPython)是Python语言的一个扩展程序库，支持大量的维度数组与矩阵运算，此外也针对数组运算提供大量的数学函数库。2.Pandas是Python语言的一个扩展程序库，用于数据分析。Pandas名字衍生自术语"paneldata"（面板数据）和"Pythondataanalysis"（Python数据分析）。Pandas一个强大的分析结构化数据的工具集，基础是Numpy（提供高性能的矩阵运算）。Pandas可以从各种文件格式比如CSV、JSON、SQL、MicrosoftExcel导入数据。Pandas可以对各种数据进行运算操作，比如归并、再成形、选择，还有数据清洗和数据加工特征。Pandas广泛应用在学术、金融、统计学等各个数据分析领域。3.Matplotlib是Python的绘图库，它能让使用者很轻松地将数据图形化，并且提供多样化的输出格式。Matplotlib可以用来绘制各种静态，动态，交互式的图表。Matplotlib是一个非常强大的Python画图工具，我们可以使用该工具将很多数据通过图表的形式更直观的呈现出来。Matplotlib可以绘制线图、散点图、等高线图、条形图、柱状图、3D图形、甚至是图形动画等等。4.Pyplot是Matplotlib的子库，提供了和MATLAB类似的绘图API。Pyplot是常用的绘图模块，能很方便让用户绘制2D图表。

Pyplot的plot()函数，plot()

函数是绘制二维图形的最基本函数，可以绘制点和线；pyplot中的scatter()方法来绘制散点图；pyplot中的bar()方法来绘制柱形图；pyplot中的pie()方法来绘制饼图

例：绘制正弦函数图像程序importnumpyasnp#引入numpy库模块，用np替代importmatplotlib.pyplotasplt#引入matplotlib库模块中的pyplot方法，用plt替代frompylabimport*#引入pylab库模块中的所有方法x=np.arange(-5.0,5.0,0.02)#定义x轴数值为-5到5，步长为0.02y=np.sin(x)#利用正弦函数计算出x轴数值对应的y轴数值你plt.plot(x,y)#利用x,y轴对应的数值绘制出图形plt.show()#显示出绘制的图形第六章人工智能及其应用一、认识人工智能（一）人工智能的概念人工智能：是计算机科学的一个分支，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（如学习，推理，思考、规划等）的学科。（二）剖析领域知识智能问答机器人1.概念：某一领域知识范围内实现人机自动问答的智能信息系