2022年浙教版(2019)高中信息技术必修一全册知识点复习
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1、第一章第一章 数据与信息数据与信息 1.1 数据、信息与知识数据、信息与知识 1.感知数据 (1)信息自古就有且无处不在。 (2)数据与生活密切相关,人类生活离不开数据,大多数数据会随着时间的推移而变化。人们在利用数据的同时,自身的行为也在产生数据。 (3)科学研究离不开数据,数据的客观性为科学研究提供了可靠的依据。各国都重视高精尖实验室的建设,也是为了获取相关数据。 2.数据的定义 (1)数据是对客观事物的符号表示,如图形符号、数字、字母等。数字是最简单的一种数据。 (2)在计算机科学中,数据是指所有能输入到计算机并被计算机程序处理的符号总称。其表现形式可以是文字、图形、图像、音频、视频等。
2、 (3)单纯的数据没有意义,经过解释的数据才变得有意义。 数据具有普遍性、多样性和感知性。 (4)数据的表现形式及处理技术 时间 数据形式 处理技术 古代 图案、数字、文字 结绳记事、文字、造纸术、印刷术 近代 图像、声音、视频 摄影技术、电话电报技术、广播电视技术 现代 多样化、大数据 计算机技术、通信技术、微电子技术 光电子技术、传感器技术 3.信息 (1)信息的概念 信息论的奠基者克劳德.埃尔伍德.香农提出:信息是用来消除随机不确定性的东西。 信息是数据、信号、消息中所包含的意义。数据是信息的载体 (2)信息的特征 载体依附性:信息不能独立存在,必须依附于一定的载体;同一信息可以依附于不
3、同的载体。 时效性:信息往往反映的是事物某一特定时间内的状态,它会随着时间推移而变化。 共享性:信息可以被共享、重复利用而不会发生损耗。 可加工处理性:信息经过加工、处理、分析后可以被更好地使用。 真伪性:在加工处理的过程中,容易产生虚假信息。 价值性:包括显性价值和隐形价值,其价值对于不同的对象有所不同。 4.知识 (1)知识是人类在社会实践中所获得的认识和经验的总和,也是人类在实践中认识客观世界的成果,它包括对事实、信息的描述以及在教育和实践中获得的技能。 (2)知识是可以继承和传递的。 (3)知识更接近行动,与决策相关。 (4)不同的人所建构的知识不同。 5.智慧 智慧是一种更高层次的综
4、合能力,主要表现为收集、加工、应用、传播知识的能力,以及对事物发展的前瞻性看法。 1.2 数据采集与编码数据采集与编码 1.数制 (1)数据在计算机内部是以二进制方式进行存储和处理的。 (2)常用的进制有:二进制(B) 、十进制(D) 、十六进制(H) (3)进制转换 2.数据采集 早期一般通过观察、实验等人工方式得到数据;现在数据的获取方法已逐渐以机器获取为主,包括传感器、网络爬虫等。 (1)传感器通常有敏感元件和转换元件组成,可以随时获取来自自然信源的数据;网络爬虫可在短时间内获取大量网络数据。 (2)互联网也成为数据采集的主要来源。用户可以通过应用程序接口 API 采集互联网上向公众开放
5、的数据。 3.数字化 (1)数字化是指将模拟信号转换成数字信号的过程。 模拟信号:以连续变化的物理量存在,如声波、水银温度计呈现的温度值。 数字信号:在取值上是离散的、不连续的信号,如:计算机存储、处理的二进制数据。 (2)数字化的理论依据是采样定理,即:在一定条件下,用离散的序列可以完全代表一个连续函数。 (3)模拟信号的数字化过程:采样、量化、编码。 4.字符编码 编码是信息从一种形式按照某种规则或格式,从一种形式转换为另一种形式的过程。解码是编码的逆过程。 常见的字符编码有:ASCII 码、Unicode 及各种汉字编码 (1)ASCII 码 ASCII 码即美国信息交换标准代码,是一套
6、基于拉丁字母的计算机编码系统,主要用于显示现代英语和其他西欧语言。 基本的 ASCII 码共有 128 个,用 1 个字节中的低 7 位编码,用 8 位存储。十进制范围:0127、二进制范围:0000000001111111、十六进制范围:007F (2)汉字编码 外码(输入码) :音码、形码 交换码(区位码) :GB2312 机内码(处理码) : 字形码:点阵方式、矢量方式 (3)计算机存储容量的单位 1B=8b、1KB=1024B、1MB=1024KB、1GB=1024MB、1TB=1024GB (4)声音编码 音频数字化:模拟声音经过采样、量化和编码三个过程实现数字化,如:录音。 采样频
7、率:每秒的采样样本数,单位:赫兹(Hz) 量化:将采样到的信号用数字表示出来,即将模拟信号的波形转换为数字,量化的过程是先将整个幅度划分成有限个小幅度的集合,把落入某个范围内的样值归为一类,并赋予相同的量化值。 采样频率越高,量化位数越大,声音就越真实、自然,保真度越高,但存储容量也就越大。 常见的声音文件类型:wave、mp3、wma wave 格式音频容量的计算公式:采样频率量化位数声道数时长/8(单位:字节) (5)图像编码 矢量图形与位图图像 矢量图形:用点、直线或者多边形等基于数字方程的几何图元表示的图像,是用一组指令集合或数字公式来描述的,所需的存储空间较小,放大不会失真 位图图像
8、:以像素的形式存储,图像质量与分辨率有关,适合表现层次和色彩比较丰富的图像,所需的存储空间较大,放大会失真。 位图图像的数字化 bmp 格式图像容量计算公式:水平像素数垂直像素数颜色位深度/8(单位:字节) (6)视频编码 视频是由静态的图像连续播放形成 PAL 制式:每秒 25 帧 NTSC 制式:每秒 30 帧 常见的视频格式:avi、mp4、mpeg、wmv、mov avi 未经压缩的视频文件存储容量计算公式:帧图像大小(字节)帧频时间(单位:字节) 1.3 数据管理与大数据数据管理与大数据 (1)数据管理 数据管理是利用计算机硬件和软件技术对数据进行有效收集、存储、处理和应用的过程,其
9、目的在于充分、有效地发挥数据的作用。 在大数据出现之前,计算机数据的管理已经经历:人工管理、文件管理和数据库管理三个阶段。 计算机一般采用树形目录结构管理文件;计算机中的文件根据编码规则,可分为多种文件格式,用以区分不同类型的存储数据,如文本、图像、音频等。 文本文件:txt、docx、wps、html、pdf 图像文件:bmp、jpg、gif、psd、png、tif 声音文件:wav、mp3、wma、mid 视频文件:avi、mpg、mp4、mov、wmv、mov、flv 数据库管理:现代社会数据管理的主要方式。 解决了数据冗余问题、维护和更新数据时需要大量人工干预的问题。 传统数据库基于结
10、构化数据开发,有数据独立性、数据可共享等特点。 数据类型:结构化、非结构化、半结构化 (2)数据安全 威胁数据安全地因素:硬盘驱动器损坏、操作失误、黑客入侵、感染计算机病毒、遭受自然灾害等。 保障数据安全地方法 保护存储数据的介质:磁盘列阵、数据备份、异地容灾 保护数据本身的安全:数据加密、数据校验等方法提高数据的保密性和完整性 数据加密是指通过加密算法和加密密钥将明文转变为密文,而解密则是通过解密算法和解密秘钥将密文恢复为明文。 数据校验是为保证数据的完整性进行的一种验证操作,通常用一种指定的算法对原始数据计算出一个检验值,接收方按同样的算法计算出一个检验值,如果两次计算得到的校验值相同,则
11、说明数据是完整的。常见的数据检验方法有:MD5、CRC、SHA-1 等。 提高个人数据安全意识 (3)大数据 大数据代表着信息量大、速度快、种类繁多的信息资产,需要特定的技术和分析方法将其转化为价值。 大数据特征:4V 数量体量大:收集和分析的数据量非常大。 速度快:数据产生的速度快和数据处理的速度快。 数据类型多:结构化、非结构化和半结构化数据共存;人工和机器产生 价值密度低:价值密度的高低与数据总量的大小成反比。 大数据思维 大数据要分析的是全体数据,而不是抽样数据; 对于数据不再追求精确性,而是能够接受数据的混杂性; 不一定强调对事物因果关系的探求,而是更加注重它们的相关性。 大数据对社
12、会的影响 大数据让生活更便利; 大数据让决策更精准; 大数据带来新的就业需求; 大数据带来新的社会问题。 第二章第二章 算法与问题解决算法与问题解决 2.1 算法的概念及描述算法的概念及描述 1.算法的概念 算法指的是解决问题或完成任务的一系列步骤。在计算法科学领域内,算法指的是用计算机解决问题的步骤,是为了解决问题而需要让计算机有序执行的、无歧义的、有限步骤的集合。 2.算法的特征 (1)有穷性:一个算法的处理步骤必须是有限的 (2)可行性:一个算法找那个的每一步操作与要求都应该是算法执行者可以实施的 (3)确定性:算法中对于每个步骤的执行描述必须是明确的 (4)0 个或多个输入:初始数据可
13、以从外界输入,也可包含在算法中 (5)1 个或多个输出:算法必须有问题求解的结果,包含至少一个输出 3.算法的要素 (1)数据 (2)运算 (3)控制转移 4.算法的描述 (1)自然语言:通俗易懂,但缺乏直观性和简洁性,容易产生歧义。 (2)流程图:用一些图形符号表示规定的操作,结构清晰,寓意明确。 (3)伪代码:是一种比较直观简洁的、符号接近计算机程序代码的算法描述方式,类似于计算机程序设计语言,但又不能被计算机理解的代码 (4)计算机程序设计语言:能让计算机理解执行。 为了让计算机帮助人们真正解决问题,需要将算法用某种计算机程序设计语言来描述,这个过程称为程序编写。 机器语言:有“0”和“
14、1”二进制码组成的指令,执行效率高但可读性、维护性差。 汇编语言:用特定的符号来表示各个机器指令。 高级语言:用接近人类日常用语的符号来表示各类指令。常见有:C、C+、Java、Python、Ruby等。 2.2 算法的控制结构算法的控制结构 算法的控制结构有三种:顺序结构、分支结构和循环结构 1.顺序结构:算法中各个步骤按照先后顺序依次执行的结构。 (1)每个步骤按照算法中出现的顺序依次执行。 (2)每个步骤一定会被执行一次,而且只执行一次。 2.分支结构:先进行条件判断,再根据判断结果分别执行不同处理的控制结构称为分支结构(也称选择结构) (1)首先进行条件判断,根据条件满足与否来决定执行
15、哪个分支。 (2)在一个分支结构中,必定有一个分支被执行,其他的分支则被忽略。 3.循环结构:算法执行过程中,在条件控制下,某些操作步骤需要重复执行(循环)的控制结构称为循环结构。 (1)算法会先判断循环条件是否满足。若满足则进入循环,执行循环体,然后再次判断循环条件是否满足,若满足则再次进入循环,执行循环体,然后再次判断循环条件是否满足直到某次循环条件不满足,退出循环。 (2)循环结构的重复执行(循环)并不是没有限制的,而是在条件控制下的一种可控的重复。当需要重复处理的条件不满足时,重复处理必须能及时结束。这样才符合算法的有穷性特征。 (3)如果循环条件始终满足,那么循环体永远会被执行,此时
16、算法陷入“死循环” ,也就违背了算法的有穷性特征。因此,算法在设计时应避免此类情形的发生。 2.3 用算法解决问题的过程用算法解决问题的过程 用计算机解决问题时,由于实际问题情境的复杂性,需要先对实际问题进行抽象与建模,再根据建立的计算模型设计算法,并将算法用合适的方法加以准确描述。 1.抽象与建模: (1)提炼核心要素并加以确定或假设 (2)用数字符号描述解决问题的计算模型 2.设计算法:遵循算法的特征、围绕算法的要素设计算法 (1)输入数据 (2)处理数据 (3)输出处理结果 按照“自顶向下、逐步细化”的结构化程序设计思想 3.描述算法: 第三章第三章 算法的程序实现算法的程序实现 3.1
17、 用计算机编程解决问题的一般过程用计算机编程解决问题的一般过程 1.抽象与建模 2.设计算法 3.编写程序 4.调式运行程序 3.2 初识初识 Python 1.Python 语言简介 (1)Python 是由荷兰人 Guido van Rossum 于 1989 年发明,第一个公开发行版发行于 1991 年。 (2)Python 的设计哲学是“简单、优雅、明确简单、优雅、明确” ,其语法简洁清晰,方便组织、处理数据。 (3)Python 是一个结合了解释性、互动性和面向对象的解释性、互动性和面向对象的高级高级语言语言。 解释型解释型语言;在开发过程中没有编译环节, 是直接运行源程序, 类似于
18、 PHP、 JavaScript、 Ruby 和 Perl语言。而编译型语言的源程序会被编译成目标程序,如 C/C+ 交互式交互式语言:可以在一个 Python 提示符提示符后直接执行代码。 面向对象面向对象语言,支持面向对象的风格或代码封装在对象内。 (4)Python 最大的优势之一是丰富的库库,具有简单、免费、开源和可移植性可移植性等特点,已经被移植到许多平台上,包括 Unix/Linux、Windows、Mac OS。在多种操作系统中都是一中理想的脚本语言,所以它能支持广泛的应用程序开发。 (5)Python 语言也具有解释性语言的运行速度慢和源代码加密困难的缺点。 2. Python
19、 编程环境 Python 中 I IDLEDLE 是其自带的集成开发工具,同时拥有编辑、编译、调试、运行等多种功能的集成工具,它也是 Python 自带的解释器和编译器。 (1 1)交互模式(解释器)交互模式(解释器) :双击桌面图标就进入了 Python Shell(交互式解释器)界面,你就可以开始写简单的单行代码了。 在交互模式下,输入一行代码,回车,就会执行这行代码。它的优点是能够即刻响应程序员输入的代码,并显示程序运行结果,实现即时交互效果,适合解决一些简单问题。 ( 2 ) 文 件 模 式 ( 编 辑 器 )文 件 模 式 ( 编 辑 器 ) : 在 交 互 模 式 界 面 单 击
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