2026年教科版高中信息技术必修一知识点归纳总结（复习必背）

第页高中信息技术学考知识点第一部分《数据与计算》第1单元初识数据与计算一、我们身边的数据1.数据数据是信息的符号表示，可用于描述事物，是现实世界事物的客观描述。数据有一些是固定不变的，有些是不断变化的，有些是随机出现的。数据的表现形式：数字、文字、图形、图像、声音和视频等。数据处理的过程：采集、加工、传输、存储、检索和输岀。数据处理的目的：把数据转化成有用的信息。数据的特征：普遍性、孤立性、客观性和可处理性等。2.信息信息是数据的内涵,是对数据的语义解释。信息的特征有载体依附性、价值性、时效性和共享性等。3.知识是人们在改造世界的实践活动中所获得的可用于指导实践的认识、规律和经验，是归纳提炼出来的有价值的信息。4.数据、信息与知识的关系从数据到信息，再到知识，是一个从低级到高级的认知过程。数据是信息和知识的来源。知识又是加工数据、提炼信息的基础。5.数据的来源和收集方法直接数据（一手数据）：调査法、访谈法、观察法、实验法等间接数据（二手数据）：査阅文献资料、关注媒体资源、浏览权威网站、利用搜索引擎检索等【学业要求】学生能够描述数据与信息的基本特征二、数据的计算1.计算概念：“数据”在“运算符”的操作下，按“规则”进行的数据变换。计算方式：人工计算、电子表格、编程计算。2.Excel基础知识表格：行用数字表示，列用字母表示。公式和函数：首先输入等号“=”，然后输入相应的数学公式或利用函数进行计算。常用的函数SUM（求和）AVERAGE（求平均值）COUNT（计数）MAX（求最大值）MIN（求最小值）数据排序：依据关键字对表格中的数据进行升序或降序排序。WPS表格允许用户对工作表中的数据按主要关键字、次要关键字等多个条件进行排序操作。数据筛选：依据条件显示需要的数据，隐藏不满足条件的数据。分类汇总：首先要对分类字段进行排序.然后依据汇总方式计算选定汇总项。图表：折线图、柱形图、饼状图、面积图、散点图、雷达图等等。第2单元编程计算一、计算机解决问题的过程一般过程：分析问题→设计算法→编写程序→调试与维护算法概念：解决问题的方法和步骤。特征：有穷性、确切性、输入（0个或多个输入）、输岀（算法一定要有输出）、可行性（或有效性）。算法分析：是对一个算法需要多少计算时间和存储空间做定量的分析。算法评价：正确性、易读性、健壮性和高效性等方面；算法的描述方法：自然语言、流程图和伪代码。算法描述方法：自然语言、流程图、程序设计语言用自然语言描述算法，通常是我们理解算法的第一步。流程图采用图形化的表示方法，它更加形象、直观，更容易理解，是我们理解算法的第二步，程序设计语言是应用算法的阶段，由于语法繁琐，不易读核心逻辑。常见的流程图符号如下图所示：算法的三种基本结构程序设计语言的发展：从低级到高级，分别是机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言：由二进制的0、1代码指令构成，能被计算机直接识别。汇编语言：是符号化的机器语言，仍属于低级语言。高级语言：更接近自然语言，程序可读性强，修改、维护方便。二、Python语法基础1.常量与变量常量是指在程序运行过程中值始终保持不变的量。变量是指在程序运行过程中值允许改变的量。变量命名必须以字母或下划线开头，后面可以是字母、数字或下划线。区分大小写。不能使用保留字。数据类型数据类型例子int（整型）a=5float（浮点型）a=5.0String（字符串）a=“abc”或a=’abc’complex（复数）a=4+5jbool（布尔型）a=True（真/1）或a=False（假/0）Tuple（元组）a=(1,'a',3.14)List（列表）a=[1,'a',3.14]Dictionary（字典）a={'姓名:'孙宇','年龄':34,

'部门':'技术部'}Set(集合)a={1,2,3}类型转换float()：转浮点数（小数）int()：转整数str()：转字符串4.运算符算术运算符：加（+）、减（一）、乘（*）、幂（**）、除（/）、整除（//）、取模（%）关系运算符：等于（==）、大于（＞）、大于等于（＞=）、小于（<）、小于等于（<=）、不等于（！=）逻辑运算符：可以对关系式或布尔值进行逻辑运算，结果仍为布尔值"True”或“False”。常用的逻辑运算符有与（and）、或（or）、非（not）等。5.表达式算术表达式：由一个或多个操作数通过运算符组合而成的式子。关系表达式：用关系运算符连接起来的式子，结果为布尔值。如分支语句中的条件表达式，当条件成立时值为真（True），不成立时值为假（False）。逻辑表达式：用逻辑运算符连接起来的式子，结果为布尔值。当逻辑表达式成立时值为真（True），不成立时值为假（False）。如逻辑表达式“(2<3)or(3>4)”的值为“True”。6.赋值语句将赋值号右边表达式的值赋给左边变量的语句。基本格式为：变量=表达式。7.输入和输岀语句“input()”语句从键盘输入获取数据；“print()”语句在屏幕上输出数据。如有多项数据输岀，用“,”分隔需要输出的内容。8.循环结构计数循环循环次数一定时,使用计数循环(for语句)。for循环变量in序列：语句或语句组Python规定结构体必须相对关键词有缩进。例如：循环体。条件循环循环次数未知的情况下，使用条件循环(while语句)。while表达式：语句或语句组9.循环嵌套一个循环结构的内部也可以包含另一个循环,这样的结构称为循环嵌套(也称为多重循环)。常用的循环嵌套是二重循环,外层循环称为外循环,内层循环称为内循环。内循环是外循环的循环体,外循环每执行一次,内循环则执行一次完整的循环。以计数循环for语句为例的二重循环格式如下:for循环变量1in序列1: #外循环for循环变量2in序列2: #内循环,注意缩进语句或语句组 #循环体,注意缩进分支结构格式：(注意缩进)单分支：if条件:语句或语句组双分支：if条件:语句或语句组Aelse:语句或语句组B多分支：if条件:语句或语句组elif条件:语句或语句组else:语句或语句组函数使用系统函数格式：import模块名[as自取别名]函数的调用：模块名.函数名(参数)用户自定义函数格式：def函数名(参数):语句或语句组return返回值特别说明：参数是用来向函数传递值，多个参数用,隔开。return将值返回给调用者，结束函数。函数的调用：函数名(参数)常用模块和函数标准库：time、random、mathimporttimetime.sleep(2) #延时2秒importrandomnum=random.randint(1,50)#随机产生一个[1，50]之间的整数函数：range(开始值，结束值，步长)13.break语句和continue语句break语句用于终止某个循环,使程序跳到循环体以外的第一个可执行语句;continue语句用于终止本次循环进入下一次循环,即跳过循环体内还未执行的语句,进入下一次循环的判定。14.注释符：“#”。不参与程序执行，用于说明代码的功能，提高程序的可读性。第3单元认识数据三、数据编码数字化过程：采样→量化→编码采样：根据输入的模拟信号按适当的时间间隔得到各个时刻的样本值。量化：把经釆样得到的各个时刻的样本值用二进制码来表示。编码：把量化后得到的离散二进制数值，转换成一串有序的二进制代码，最终输出标准的数字信号。模拟信号和数字信号模拟信号：是指用连续变化的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压强等（用传感器获得）。我们通常又把模拟信号称为连续信号。模拟信号的值是随时间连续变化的，波形光滑的。数字信号：随时间的变化是非连续的，即取值上是离散的、不连续的信号。数字信号可以由模拟信号转换得来，即在模拟信号的基础上经过采样、量化和编码而形成。容量单位计算机中的信息是使用二进制数（即0和1）来表示的；计算机中存储数据的最小单位是二进制位,用比特（bit）表示;计算机存储数据的基本单位为字节（Byte）,8比特构成1个字节。1Byte=8Bits1KB=1024Bytes1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB图片大小计算公式：文件大小(Byte)=分辨率×位深(颜色深度)÷8音频大小计算公式：文件大小(Byte)=采样频率×量化位数×声道数×时长(秒)÷8数制数制基数进位规则位权数码表示十进制10逢十进一100,1.2,3,4,5,6,7,8,9D/int/()二进制2逢二进一20,1B/bin/()八进制8逢八进一80,1,2,3,4,5,6,7O/oct/()十六进制16逢十六进一160,l,2,…,8,9,A,B,C,D,E,FH/hex/()数制转换非负整数转换成R进制数（R大于等于2）采用“除R取余法”，即用整数部分不断去除以R，并记下每次的余数，直到商为0为止，反向取余即为最终的转换结果；把R进制非负整数转换成十进制数可用“按权展开求和法”。1001010010(2)=1×24+0×23+0×22+1×21文本数据编码计算机要处理文本，就必须将其转换为计算机能识别的二进制数才能处理，该过程称为文本数据编码。常见的文本数据的编码方案有ASCII码和Unicode码。ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)，即美国信息交换标准码。用7位（标准ASCII码）或8位（扩展ASCII码）的二进制数表示一个字符，共有128个字符，每个字符用一个字节来存储，具体如下表所示。ASCII码（十进制）表示的字符0~31控制字符或通信专用字符（不可见）32空格48〜57数字0〜965~90大写英文字母A〜Z97〜122小写英文字母a〜z其他英文标点符号、运算符号、括号等Unicode是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码.以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的需求。Unicode通常用两个字节表示一个字符，原有的英文编码要从单字节变成双字节，只需把高位字节全部填0即可。二、数据与结构概念数据结构是存在特定关系的数据元素的集合。类型数据结构有线性结构（一对一）与非线性结构（一对多或多对多）之分。队列（先进先出）数据元素只能在队列的一端依次添加（入队），在另一端依次删除（出队）。栈（先进后出）数据元素只能在栈的尾部进行删除（出栈）和插入（压栈）操作树结构（一对多）树结构是一种具有层次关系的非线性结构。在树结构中，每一个节点只有一个前趋节点，称为父节点，没有前趋的节点只有一个，称为树的根节点。每个节点可以有多个后继节点，它们称为该节点的子节点。没有后继的节点称为叶子节点。在树结构中，数据元素之间是一对多的关系。图结构（多对多）图结构是由一组节点（称为顶点）和一组节点间的连线（称为边或弧）构成的一种非线性数据结构。图结构中的每个顶点都可以与其他顶点有边相连。7.队列、栈、树结构和图结构的关系：结构类型数据（节点）之间的关系生活中相应结构应用举例队列（线性）一对一上车、过马路、付款时排的队、医院就诊时电子牌上的就诊队列栈一对一洗餐盘树结构一对多行政区划、书的目录结构、磁盘文件存储结构、注册表结构图结构多对多全国航运图、铁路运输图、高速公路网三、数据与系统要解决这些复杂问题，需要把数据存储在系统中，以使其发挥更大的作用。可以通过电子表格、Access和Python等软件管理和分析系统中的数据。图形用户界面（GUI）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。tkinter模块：矩形容器（Frame）文本框（Entry）命令按钮（Button）文本标签（Label）等交互对象。计算机的存储设备按用途可分为：主存储器（内存[临时存储]）和辅助存储器（外存[长久存储]）两类。文件在解决问题的过程中，我们可以根据需要将数据组织在一起形成队列、树或图等逻辑结构，这时的数据一般存储在内存中，文件是存储在外存储设备中的相关数据的集合。在Python语言中:open():把外存储器里的文件打开write():将内存中的数据存储到外存储器的文件中close():关闭操作结束的文件数据库是以一定的组织方式存储在计算机中的相互关联的数据集合。在数据库中，数据是以二维表的形式组织存储的，称为表。表中的一列称为一个字段，每个字段都有一个名字，称为字段名；表中的一行称为一条记录。数据库管理系统（DBMS）是定义、创建、维护数据库的一种工具，它允许用户管理和控制数据库中的数据。常见的数据库管理系统有Sybase、ORACLE、MySQL、Access等。数据库系统是由数据库、数据库管理系统（及其应用开发工具）、数据库应用系统、数据库管理员和用户组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。四、加密与解密数据安全的威胁有人为因素，也有非人为因素。主要的威胁有计算机病毒、黑客攻击、数据存储介质损坏和个人失误等。 数据安全有数据备份和数据加密两方面的含义。数据备份方法有可移动存储设备备份和网络备份等。网络备份的优点是成本低、管理方便和可扩展性高，缺点是安全性不足等。密码是指用来核对用户ID以验证用户是否是本人的一组字符。创建安全密码有以下几个技巧。使用长度不少于8个字符的密码，密码越长越不容易被破解。在可能的情况下，尽量使用字母、数字和特殊符号相结合的密码。不要使用电话号码、身份证号或生日作为密码。要使用整个用户ID或用户ID的一部分作为密码。不要使用字典中能找到的词语作为密码，即使是字母顺序颠倒过来的常用词语也不可以。加密就是将原始信息（数据）隐匿起来，使之在缺少特殊信息（数据）时不可读。原始信息（数据）称为明文，加密后的信息（数据）称为密文。将密文还原成明文的过程称为解密（或解码）。加法密码又称为移位密码。在加法密码算法中，明文中的所有字母都在字母表上向后或向前按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如：恺撒密码只是简单地将明文中的每一个字母用字母表中该字母后的第3个字母替换。第4单元计算与问题解决一、解决问题的方法解析法通过找出解决问题的前提条件与结果之间关系的表达式,再计算表达式来实现问题的求解。在生活中,我们可以利用已经成熟的数量关系和公式、定理来解析各种问题,如利用开根公式求根、利用海伦公式求三角形面积等。数据的图形化表达使信息显得更加直观和便于理解,有助于我们挖掘规律。枚举法也称为穷举法是利用计算机运算速度快，精确度高的特点把所有可能的答案一一列举,合适就保留,不合适就丢弃。枚举法解决问题的一般结构:循环+判断。枚举法需要逐一验证所有的可能情况,运算量比较大,解决问題的效率不够高。因此,使用枚举法解决问题时,需要考虑优化算法,选择恰当的枚举对象,尽量分析出问题中的隐含条件,缩小枚举范围,以提高解决问题的效率。迭代法也称辗转法是一种不断用变量的旧值递推新值的过程。选代算法是用计算机解决问题的一种基本方法,它利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点,让计算机对一组指令(或一定步骤)进行重复执行,在每次执行这组指令(或这些步骤)时,都从变量的原值推出它的一个新值作为新一轮计算的输入。例如,利用欧几里得辗转相除法求最大公约数,利用牛顿迭代法求方程的近似根等。迭代法求解问题的三个步骤:(1)确定迭代变量；(2)建立迭代关系式；(3)控制迭代过程。二分查找即折半查找是一种通过不断地排除不可能的数据区间,最终找到需要的数据的一种算法。缺点是要求待查内容为有序的。因此,二分查找法适用于不经常变动而查找频繁的有序序列。二分査找的效率非常高，在最坏的情况下，其最大査找次数为log2n向下取整加1次(n为序列中数字的个数)。分治策略是将一个难以直接解决的大向题分割成一些比较小的同类问题,各个击破,最终达到解决问题的目的。如“二分查找法”就是典型的分治策略应用实例。分治策略解决问题的基本步骤如下。分:将原问题分解为k个规模较小、与原问题形式相同的子问题。治:若子问题规模不够小,则再将其分解,直到问题足够小时,直接求出子问题的解。合:将各个子问题的解合并为原问题的解。6.递归算法是一种通过重复将问题分解为同类的子问题,从而解决问题的方法。分为递推和回归。递归算法通过调用程序自身来实现。使用递归算法需确定的两个条件:(1)递推关系;(2)边界条件(即递归退出的条件)。第5单元数据分析与人工智能一、数据分析数据分析是指用恰当的统计分析方法对收集来的大量数据进行分析，提取有用信息，并形成结论的过程。主要用于现状分析、原因分析和预测分析。数据分析的一般过程为根据分析的目标提出假设，然后收集有关数据，选用恰当的分析方法进行分析，验证假设是否正确，继而得出相应的结论。数据分析的基本方法有对比分析和平均分析等。对比分析是指将两个或两个以上的数据进行比较、分析