2025粵教版高中信息技術(shù)必修一知識點歸納總結(jié)（復(fù)習(xí)必背）

2/2粵教版信息技術(shù)必修一《數(shù)據(jù)與計算》第一章數(shù)據(jù)與信息【知識梳理】一、數(shù)據(jù)及其特征（一）數(shù)據(jù)的概念數(shù)據(jù)是現(xiàn)實世界客觀事物的符號記錄，是信息的載體，是計算機加工的對象。（二）數(shù)據(jù)的基本特征1.二進制。在計算機中，數(shù)據(jù)以二進制的形式存儲、加工。2.語義性。語義是將數(shù)據(jù)符號解釋為客觀世界的事物。3.分散性。數(shù)據(jù)是分散的記錄，分別記錄不同客觀事物的運動狀態(tài)。4.多樣性與感知性。數(shù)據(jù)記錄的形式是多樣的、可看的、可聽的、可感知的。二、數(shù)據(jù)編碼（一）模擬信號與數(shù)字信號1.模擬信號：指用連續(xù)變化的物理量所表達的信息；有線電視，無線廣播等。2.數(shù)字信號：是離散時間信號的數(shù)字化表示。（二）編碼的基本方式1.文字編碼（1）單字節(jié)碼：ASCII碼、莫爾斯碼ASCII碼由8位二進制碼組成，可表示128個字符；ASCII碼中大小寫字母間相差32，A-Z，a-z的編碼數(shù)值依次遞增；ASCII碼中A的編碼是01000001（65），a的編碼是011000001（97）。（2）雙字節(jié)碼：國際碼（GBK），統(tǒng)一碼（Unicode）2.圖像編碼（1）位圖圖像編碼位圖，最小單位為光柵點（像素），也叫做點陣圖或像素圖。（2）位圖文件大小在計算機二進制數(shù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存儲最小單位是位（bit）；1bit可存儲1個0或1，8個位被稱為1個字節(jié)（Byte）；1B=8b，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB…位圖文件大?。˙）=文件頭（14B）+信息頭（40B）+分辨率*量化位數(shù)/8+顏色表項（4*2**量化位數(shù)）（量化位數(shù)為24時，顏色表項為0）3.聲音編碼模擬信號數(shù)字化的步驟：采樣、量化、編碼。聲音存儲空間=采樣頻率(Hz)×量化位數(shù)(bit)×聲道數(shù)×?xí)r間(秒)/8三、信息及其特征（一）信息的概念信息是經(jīng)過加工處理的、具有意義的數(shù)據(jù)。（二）信息的特征1.普遍性2.傳遞性3.共享性4.依附性和可處理性5.時效性6.真?zhèn)涡?.價值相對性第二章知識與數(shù)字化學(xué)習(xí)【知識梳理】知識與智慧（一）知識1.發(fā)現(xiàn)知識的途徑：做實驗—>獲取觀察數(shù)據(jù)—>分析處理數(shù)據(jù)—>推理建立數(shù)學(xué)模型—>實驗驗證模型—>形成知識—>應(yīng)用知識解決問題。2.知識：人們運用大腦對獲取或積累的信息進行系統(tǒng)化地提煉﹑研究和分析的結(jié)果，能夠精確地反映事物的本質(zhì)。知識是結(jié)構(gòu)化的信息。（二）智慧智慧是為了達到預(yù)定日標(biāo)而運用知識解決問題的創(chuàng)新思維能力。（三）數(shù)據(jù)、信息、知識與智慧之間的關(guān)系數(shù)據(jù)、信息、知識和智慧是逐層遞進的概念，前者是后者的基礎(chǔ)和前提，后者是前者的抽象與升華。（四）科學(xué)研究的方法1.理論方法：以數(shù)學(xué)學(xué)科為代表2.實驗方法：以物理學(xué)科為代表3.計算方法：利用計算工具二、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新（一）數(shù)字化工具與資源1.數(shù)字化工具：能夠采集，獲取.檢索、表示，傳輸、存儲和加工多媒體數(shù)字化資源的設(shè)備裝置。按其功能不同，數(shù)字化工具可大致分為以下幾種：（1）數(shù)據(jù)采集（模數(shù)轉(zhuǎn)換）工具：聲卡、視頻卡、數(shù)碼照相機、數(shù)碼錄像機、手寫板、掃描儀等。（2）信息獲取工具：臺式電腦、筆記本電腦、平板電腦、手機等。（3）信息檢索工具：搜索引擎、電子詞典等。（4）數(shù)字化可視化表達工具：思維導(dǎo)圖、演示文稿等。（5）信息通信交流與傳輸工具：電子郵件、博客、社交軟件、視頻會議系統(tǒng)等。（6）信息存儲工具：光盤、U盤、硬盤、服務(wù)器等。（7）信息加工工具：編程軟件、多媒體制作軟件、網(wǎng)站制作工具、信息系統(tǒng)制作工具等。（8）三維設(shè)計工具：3D制作軟件、3D打印機、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實制作系統(tǒng)等。2.數(shù)字化資源：經(jīng)過數(shù)字化工具處理，可以在多媒體計算機上或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運行的，且可以實現(xiàn)共享的多媒體材料。（二）數(shù)字化工具與資源的優(yōu)勢1.數(shù)字化工具與資源的優(yōu)勢（1）獲取的便捷性：不守時空限制，隨時隨地可獲取。（2）形式的多樣性：文本、圖像、聲音、動畫、視頻等。（3）資源的共享性：不易不斷利用、復(fù)制、傳遞、再生。（4）平臺的互動性：可以雙向交流。（5）內(nèi)容的擴展性：可操作性、可再生性；可以被評價、修改、再生產(chǎn)。2.數(shù)字化學(xué)習(xí)的特點（1）問題化：產(chǎn)生學(xué)習(xí)的根本原因是問題。（2）合作性：提供了一個信息交流、資源共享和協(xié)作學(xué)習(xí)的環(huán)境。（3）個性化：學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的特點自行安排學(xué)習(xí)進度。（4）創(chuàng)造性和再生性：數(shù)字化學(xué)習(xí)的再生性可激發(fā)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造力。（5）開放性：隨時隨地可以學(xué)習(xí)，虛擬學(xué)習(xí)、虛擬課堂、碎片化學(xué)習(xí)。（二）體驗數(shù)字化創(chuàng)新學(xué)習(xí)過程1.投針實驗：采用蒙特卡洛方法。⒉思維導(dǎo)圖：XMind、Mindmanager，F(xiàn)ree-Mind等第三章算法基礎(chǔ)【知識梳理】體驗計算機解決問題的過程（一）人工解決問題的過程明確問題和給出條件—>根據(jù)經(jīng)驗和知識確定解決問題的方法—>解決問題（二）計算機解決問題的過程分析問題—>設(shè)計算法—>編寫程序—>調(diào)試運行程序二、算法及其描述（一）算法1.概念：在有限步驟內(nèi)求解某一問題所使用的一組定義明確的規(guī)則。用計算機求解某一問題的方法，是能被機械執(zhí)行的動作或指令的有窮集合。（二）算法的特征1.有窮性：一個算法在執(zhí)行有窮步之后必須結(jié)束。（不能無限循環(huán)）2.確定性：算法執(zhí)行的每一步驟必須有確切的定義。（不能模棱兩可）3.數(shù)據(jù)輸入：一個算法必須有零個或者多個輸入。（輸入>=0）4.數(shù)據(jù)輸出：一個算法有一個或多個輸出，以反映對輸入數(shù)據(jù)加工后的結(jié)果，沒有輸出的算法是毫無意義的。（輸出>=1）5.可行性：算法中執(zhí)行的任何計算步驟都可以被分解為基本的可自行的操作步驟，即每一個計算步驟都可以在有限時間內(nèi)完成。（三）算法的描述1.自然語言描述：用人們?nèi)粘Ｋ玫恼Z言進行算法描述。2.流程圖描述：用程序框架圖來描述算法的一種表示方法。圖形名稱功能開始/結(jié)束表示算法的開始或結(jié)束輸入/輸出表示算法中變量的輸入或輸出處理表示算法中變量的計算與賦值判斷表示算法中的條件判斷3.偽代碼描述：用介于自然語言和計算機語言之間的文字和符號來描述算法。它不用圖形符號，書寫方便，易理解，便于向計算機程序語言過渡（四）三種基本控制結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu) 選擇結(jié)構(gòu) 循環(huán)結(jié)構(gòu)三、計算機程序與程序設(shè)計語言（一）計算機程序1.概念：為了得到某種結(jié)構(gòu)而可以由計算機等具有信息處理能力的裝置執(zhí)行的代碼化指令序列。（計算機可以識別運行的指令集合）（二）計算機的組成1.輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)…2.輸出設(shè)備：顯示器、打印機…3.控制器：對程序規(guī)定的控制信息進行解釋4.運算器：對數(shù)據(jù)進行各種算術(shù)運算和邏輯運算5.存儲器：存儲程序、數(shù)據(jù)、信號、命令等信息，并在需要時提供這些信息。6.計算機之父：馮諾依曼7.馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)：存儲程序、程序控制控制器（內(nèi)）存儲器運算器操作指令請求信號控制器（內(nèi)）存儲器運算器操作指令請求信號輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流控制流程序數(shù)據(jù)響應(yīng)信號反饋信號響應(yīng)信號取數(shù)存數(shù)地址指令請求信號（三）計算機程序設(shè)計語言1.機器語言：由0、1組成，計算機能直接識別執(zhí)行2.匯編語言：類似于英語縮略詞的符號語言，計算機需翻譯編譯才能執(zhí)行3.高級語言：接近數(shù)學(xué)語言或自然語言，計算機需翻譯編譯才能執(zhí)行。例如：python、c++、Java等編程語言。程序設(shè)計基礎(chǔ)一、Python的常量和變量常量：常量是指在程序運行過程中其值始終不發(fā)生變化的量，通常是固定的數(shù)值或字符串，在程序中可以直接使用。變量：變量是指在程序運行過程中其值可以發(fā)生變化的量，變量由變量的標(biāo)識符（變量名）和變量的內(nèi)容（賦值）兩部分組成。變量的命名：標(biāo)識符由字母（A-Z，a-z）、數(shù)字（0-9）、下劃線(_)組成。注意：第一個字符必須是字母或下劃線，不能是數(shù)字，如a1、_a；同時，字母區(qū)分大小寫，如X和x、sum和Sum都是不同的標(biāo)識符。變量的賦值：x=3表示將“=”右邊的值賦給左邊的變量。二、Python的數(shù)據(jù)類型(1)Python支持以下三種不同的數(shù)值類型：整型（int）：通常被稱為整型或整數(shù)，是不帶小數(shù)的數(shù)。浮點型（float）：浮點型由整數(shù)部分與小數(shù)部分組成，如2.5。復(fù)數(shù)（complex）：復(fù)數(shù)由實數(shù)部分和虛數(shù)部分構(gòu)成，可以用a+bj或者complex(a，b)表示，復(fù)數(shù)的實部a和虛部b都是浮點型。(2)String（字符串）：字符串是以單引號或雙引號括起來的文本，如‘a(chǎn)bc’、"xyz"等。字符串的索引從0開始，-1為從末尾開始的位置。索引號寫在方括號[]里，以確定數(shù)據(jù)位置。(3)List（列表）：列表是寫在方括號“[]”之間、用逗號分隔開的元素列表，列表的數(shù)據(jù)項不需要具有相同的類型。與字符串的索引一樣，列表索引從0開始。三、Python的運算符與表達式(1)算術(shù)運算符與算術(shù)表達式算術(shù)運算符含義例子結(jié)果+加5+27-減5-23*乘5*210/除5/22.5//整除5//22%求余5%21**冪運算5**225(2)邏輯運算符與邏輯表達式邏輯運算符邏輯表達式描述示例(a=0；b=1；c=2)andxandyx為false，則返回false，否則返回y的計算值(aandb)返回0(candb)返回1orxoryx為true，則返回x的值，否則返回y的計算值(aorb)返回1(corb)返回2notnotxx為true返回false；x為false返回truenot(aandb)返回true關(guān)系運算符與關(guān)系表達式由關(guān)系運算符連接而成的表達式稱為關(guān)系表達式。關(guān)系表達式的值：True、False，對應(yīng)整數(shù)1和0。關(guān)系運算符含義示例結(jié)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賦值運算符與賦值表達式對變量的賦值通過賦值運算符“=”來完成。賦值號不是等號，具有方向性，由右邊賦給左邊的變量。除了“=”外，還有以下賦值運算符。賦值運算符含義示例=直接賦值x=y+=加法賦值x+=y相當(dāng)于x=x+y-=減法賦值x-=y相當(dāng)于x=x-y*=乘法賦值x*=y相當(dāng)于x=x*y/=除法賦值x/=y相當(dāng)于x=x/y//=整除賦值x//=y相當(dāng)于x=x//y%=求余賦值x%=y相當(dāng)于x=x%y**=指數(shù)冪賦值x**=y相當(dāng)于x=x**y成員運算符Python中用成員運算符判斷序列中是否有某個成員。成員運算符描述示例inxiny，如果x是序列y的成員，則計算結(jié)果為true，否則為false3in[1,2,3,4]結(jié)果為true5in[1,2,3,4]結(jié)果為falsenotinxnotiny，如果x不是序列y的成員，則計算結(jié)果為true，否則為false3notin[1,2,3,4]結(jié)果為false5notin[1,2,3,4]結(jié)果為true運算符的優(yōu)先級

當(dāng)一個表達式中有多種運算時，運算的順序是根據(jù)運算符的優(yōu)先級由高到低進行運算。同級運算則按從左到右的順序進行。四、Python的函數(shù)五、順序結(jié)構(gòu)1.數(shù)據(jù)的輸入格式：<變量>=input(‘提示信息：’)input()函數(shù)的返回結(jié)果都是字符串，如果需要可將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的類型再處理。2.數(shù)據(jù)的輸出格式：print(object)object是要輸出的對象，可以是常量，變量或表達式3.順序結(jié)構(gòu)的應(yīng)用順序結(jié)構(gòu)是最常用、最簡單的程序結(jié)構(gòu)，其語句執(zhí)行順序是自上而下依次執(zhí)行的。六、選擇結(jié)構(gòu)1.單分支if語句格式：if(條件表達式):語句A注意條件表達式后面有冒號，語句A要有縮進，語句A如果是多個語句組成的復(fù)合語句時，所有語句嚴(yán)格遵循相同的縮進。2.雙分支if語句格式：if(條件表達式):語句Aelse:語句B注意：條件表達式后面有冒號，語句A要有縮進，語句A和語句B如果是多個語句組成的復(fù)合語句時，所有語句嚴(yán)格遵循相同的縮進。3.多分支if...elif...else語句格式：if(表達式1):語句1elif:(表達式2):語句2elif:(表達式N):語句Nelse:語句N+1七、循環(huán)結(jié)構(gòu)1.for循環(huán)語句格式：for循環(huán)變量in列表：語句或語句組（1）直接羅列的方式舉例：forvaluein[1，2，3，4，5]:（2）使用range()函數(shù)range(start，stop，step)計數(shù)從start開始（如果省略默認(rèn)是0）到stop結(jié)束（但不包括stop），step表示步長，即間隔，（如果省略默認(rèn)為1），step也可以是負(fù)數(shù)。2.while循環(huán)語句格式：while(表達式)：語句或語句組while也叫當(dāng)型循環(huán)，表達式是一個關(guān)系表達式或邏輯表達式，值為真（True）或假（False）whlie循環(huán)的循環(huán)體中必須有改變條件表達式值的語句，否則將成為死循環(huán)。3.循環(huán)嵌套循環(huán)嵌套指的是某一種循環(huán)語句中包含著自身或其他循環(huán)語句，for循環(huán)或while循環(huán)之間可以相互嵌套。

第五章數(shù)據(jù)處理和可視化表達一、認(rèn)識大數(shù)據(jù)（一）大數(shù)據(jù)的概念大數(shù)據(jù)：無法在可承受的時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行高效捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。（二）大數(shù)據(jù)的特征1.從互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生大數(shù)據(jù)的角度來看（具有“4V”特征）:大量（Volume），多樣（Variety）低價值密度（Value），高速（Velocity）。2.從互聯(lián)網(wǎng)思維的角度來看：樣本漸趨于總體，精確讓位于模糊，相關(guān)性重于因果3.從大數(shù)據(jù)存儲與計算的角度來看：分布式存儲，分布式并行計算。（二）大數(shù)據(jù)的影響1.大數(shù)據(jù)使人們?nèi)粘Ｉ罡鼮楸憬?方便支付、方便出行、方便購物與產(chǎn)品推薦、方便看病與診病。2.大數(shù)據(jù)對人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生的負(fù)面影響:個人信息泄露、信息傷害與詐騙。二、數(shù)據(jù)的采集（一）數(shù)據(jù)采集的方法與工具1.系統(tǒng)日志采集法：監(jiān)視系統(tǒng)中發(fā)生的事情檢查錯誤發(fā)生的原因?qū)ふ夜魰r攻擊者留下的痕跡2.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集法：網(wǎng)絡(luò)爬蟲：從初始網(wǎng)頁的URL（統(tǒng)一資源定位器）獲取對應(yīng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)公開APIPython網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集程序使用擴展庫時導(dǎo)入模塊的方法：importmodulefrommoduleimportname3.其他數(shù)據(jù)采集法。（二）數(shù)據(jù)的存儲1.本地存儲：把數(shù)據(jù)存在本地內(nèi)部2.云存儲：把數(shù)據(jù)放在第三方公共或者私有的“云端”存儲分布式文件存儲Nosql數(shù)據(jù)庫存儲（三）數(shù)據(jù)的保護1.數(shù)據(jù)安全保護技術(shù)：拷貝、備份、復(fù)制、鏡像、持續(xù)備份，加密…2.數(shù)據(jù)的隱私保護（1）技術(shù)手段數(shù)據(jù)收集時：精度處理數(shù)據(jù)共享時：訪問控制數(shù)據(jù)發(fā)布時：人工干擾數(shù)據(jù)分析時：匿名處理（2）提高自身意識（3）進行道德和法律約束三、數(shù)據(jù)的分析常見數(shù)據(jù)分析方法：特征探索，關(guān)聯(lián)分析，聚類與分類，建立模型，模型評價（一）特征探索主要任務(wù)：對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)和處理缺失值、異常數(shù)據(jù)，繪制直方圖，觀察分析數(shù)據(jù)的分布特征，求最大值、最小值、極差等描述性統(tǒng)計量。（二）關(guān)聯(lián)分析1.概念：分析并發(fā)現(xiàn)存在于大數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性或相關(guān)性，從而描述一個事物中某些屬性同時出現(xiàn)的規(guī)律和模式。2.常見應(yīng)用案例：超市某些商品捆綁促銷，新高考選修學(xué)科的選擇。（三）聚類分析1.概念：一種探索性分析，不必事先給出分類標(biāo)準(zhǔn)，從樣本數(shù)據(jù)出發(fā)，自動進行分類，進而達到“物以類聚，人以群分”的效果2.常見的算法：k-means算法，自下而上的聚類分析方法（四）數(shù)據(jù)分類1.概念：基于樣本數(shù)據(jù)先訓(xùn)練構(gòu)建分類函數(shù)或分類模型（分類器）分類器將待分類數(shù)據(jù)映射到某一特點類別。2.常見的分類技術(shù)：貝葉斯分類技術(shù)四、數(shù)據(jù)的可視化表達（一）數(shù)據(jù)可視化表達的方法1.數(shù)據(jù)可視化的呈現(xiàn)類型（1）探索類：幫助人們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的價值（2）解釋類：簡單明了地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)2.數(shù)據(jù)分析類型及對應(yīng)的可視化呈現(xiàn)（二）數(shù)據(jù)可視化表達的工具1.Seaborn：主要關(guān)注統(tǒng)計模型的可視化，基于且高度依賴于Matplotlib.2.Bokeh：能實現(xiàn)交互式可視化，獨立于Matplotlib，能通過瀏覽器與數(shù)據(jù)驅(qū)動文檔的風(fēng)格呈現(xiàn)。

擴展庫：1.NumPy(NumericalPython)是Python語言的一個擴展程序庫，支持大量的維度數(shù)組與矩陣運算，此外也針對數(shù)組運算提供大量的數(shù)學(xué)函數(shù)庫。2.Pandas是Python語言的一個擴展程序庫，用于數(shù)據(jù)分析。Pandas名字衍生自術(shù)語"paneldata"（面板數(shù)據(jù)）和"Pythondataanalysis"（Python數(shù)據(jù)分析）。Pandas一個強大的分析結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的工具集，基礎(chǔ)是Numpy（提供高性能的矩陣運算）。Pandas可以從各種文件格式比如CSV、JSON、SQL、MicrosoftExcel導(dǎo)入數(shù)據(jù)。Pandas可以對各種數(shù)據(jù)進行運算操作，比如歸并、再成形、選擇，還有數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)加工特征。Pandas廣泛應(yīng)用在學(xué)術(shù)、金融、統(tǒng)計學(xué)等各個數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域。3.Matplotlib是Python的繪圖庫，它能讓使用者很輕松地將數(shù)據(jù)圖形化，并且提供多樣化的輸出格式。Matplotlib可以用來繪制各種靜態(tài)，動態(tài)，交互式的圖表。Matplotlib是一個非常強大的Python畫圖工具，我們可以使用該工具將很多數(shù)據(jù)通過圖表的形式更直觀的呈現(xiàn)出來。Matplotlib可以繪制線圖、散點圖、等高線圖、條形圖、柱狀圖、3D圖形、甚至是圖形動畫等等。4.Pyplot是Matplotlib的子庫，提供了和MATLAB類似的繪圖API。Pyplot是常用的繪圖模塊，能很方便讓用戶繪制2D圖表。

Pyplot的plot()函數(shù)，plot()

函數(shù)是繪制二維圖形的最基本函數(shù)，可以繪制點和線；pyplot中的scatter()方法來繪制散點圖；pyplot中的bar()方法來繪制柱形圖；pyplot中的pie()方法來繪制餅圖

例：繪制正弦函數(shù)圖像程序importnumpyasnp#引入numpy庫模塊，用np替代importmatplotlib.pyplotasplt#引入matplotlib庫模塊中的pyplot方法，用plt替代frompylabimport*#引入pylab庫模塊中的所有方法x=np.arange(-5.0,5.0,0.02)#定義x軸數(shù)值為-5到5，步長為0.02y=np.sin(x)#利用正弦函數(shù)計算出x軸數(shù)值對應(yīng)的y軸數(shù)值你plt.plot(x,y)#利用x,y軸對應(yīng)的數(shù)值繪制出圖形plt.show()#顯示出繪制的圖形第六章人工智能及其應(yīng)用一、認(rèn)識人工智能（一）人工智能的概念人工智能：是計算機科學(xué)的一個分支，是研究計算機模擬人的某些感知能力、思維過程和智能行為（如學(xué)習(xí)，推理，思考、規(guī)劃等）的學(xué)科。（二）剖析領(lǐng)域知識智能問答機器人1.概念：某一領(lǐng)域知識范圍內(nèi)實現(xiàn)人機自動問答的智能信息系