内容正文:
信息技术知识点手册
粤教版(2019)
Stay hungry, stay foolish
学科网(北京)股份有限公司
目录
一、数据与信息 2
(一)数据、信息与知识 2
(二)数字化与编码 2
二、算法与程序实现 4
(一)计算机解决问题的过程 4
(二)算法的概念与描述 4
(三)Python语言基础知识 4
(四)运用Python语言解决实际问题 5
(五)函数的定义 7
(六)Python扩展库 8
三、大数据、数据处理和可视化表达 10
(一)大数据相关概念 10
(二)数据的可视化表达 10
四、人工智能及应用 11
(一)人工智能相关概念 11
(二)人工只能相关应用 11
五、信息系统组成与应用 12
(一)信息系统的组成与功能 12
(二)局域网的组建 12
(三)物联网 13
(四)信息系统的体系结构 13
(五)计算机的硬件组成(硬件五大部件) 13
(六)计算机的软件 13
六、信息系统的安全风险防范 15
七、Excel函数应用 16
复习提纲
一、数据与信息
(一)数据、信息与知识
· 数据:数据是客观事物的符号记录,是信息的载体,是计算机的加工对象,数据在计算机中以二进制形式存储。
· 信息:信息是经过加工处理的有意义的数据。
信息的7个特征:普遍性、传递性、共享性、依附性和可处理性、时效性、真伪性、价值相对性(选择题考查)
· 知识:知识是对信息进行提炼、研究和分析的结果,能反映事物的本质。
(二)数字化与编码
1.进制转换
· 常用进制
进制
字母表示
可用的数字、字符个数
可用的数字、字符
二进制
B
2
0,1
八进制
O
8
0,1,2,3,4,5,6,7
十进制
D
10
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
十六进制
H
16
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F(A=10,依次递推,E=15)
· 十进制转N进制(N可以是任何进制):除N取余法
步骤如下: 用类似短除法的格式将十进制数持续除以N,并将每一步的余数写在被除数右边,直至商<N。随后将最后的商与每一步的余数逆序写出。示例如下:
十进制数37转二进制
十进制数325转八进制
2 37 1
2 18 0
2 9 1
2 4 0
2 2 0
1 (商< 2,结束)
8 325 5
8 40 0
5 (商< 8,结束)
十进制数37转为二进制数即100101
十进制数325转为八进制数即505
· N进制转十进制:按位展开法
步骤如下:将N进制自右向左从0开始编号,将每位的位权与所在位数字相乘后,全部相加。示例如下:
将八进制数304转为十进制
将十六进制数A3B6转为十进制
3 0 4
编号 2 1 0
位权 82 81 80
相乘后相加 82*3 + 81*0 + 80*4 = 196 D
A 3 B 6
编号 3 2 1 0
位权 163 162 161 160
相加 163*10 + 162*3 + 161*11 + 160*6=41910 D
· 二进制转八进制、十六进制的快速方法
步骤如下:将二进制数自右向左每三位分为一组(转十六进制则四位一组),最左边一组可不满三位。每一组用按位展开法转为十进制数。示例如下:
将二进制数1011110101转为八进制数
将二进制数10101011101011111转为十六进制数
分组 1 011 110 101
转为十进制 1 3 6 5
分组 1 0101 0111 0101 1111
转为十进制 1 5 7 5 15(F)
二进制数1011110101等于八进制数1365
二进制数10101011101011111等于十六进制数1575F
2.图像编码
· 在计算机中,图像被切分为若干像素点。单位面积内包含的像素点越多,则看起来越清晰。
· 图片分辨率、相机像素与像素点个数直接相关。如某图片分辨率1920*1080,表示图片的横向、纵向分别有1920个、1080个像素点。1920*1080=2073600,则可以说这张图片像素约为207万。
· 图片大小=分辨率*位深度。位深度与图片颜色种类数直接相关,即2位深度=颜色种类数。
若一张图片能显示16种颜色,则位深度为4,因为24=16;若位深度为16,则能表示216种颜色。
· RGB颜色的两种表示方式:十六进制:#FF00DD;十进制(255,0,221)
注意两种表示方式的格式和对应关系(FF对应255,00对应0,DD对应221)
3.声音编码
· 声音编码分为3个步骤:采样——量化——编码
· 采样频率越高、量化位数越多,则声音品质越好,占用空间越大。
4.声音、视频大小的计算
分为三步:将题中出现的所有数据化为基本单位——将各数据相乘,单位为b——根据题意进行单位换算
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二、算法与程序实现
(一)计算机解决问题的过程
· 计算机解决问题的步骤:分析问题—设计算法(核心)—编写程序—调试运行程序
(二)算法的概念与描述
1.算法
· 算法的概念:算法就是解决问题的步骤:
· 算法的5个特征:有穷性、确定性、可行性、可以没有输入、至少一个输出
· 算法的4种描述方法:自然语言、流程图、伪代码、程序设计语言
· 流程图中,判断语句所用的图形是菱形框
2.三种基本程序控制结构
· 顺序结构:自上而下依次执行
· 选择结构:程序处理步骤出现分支,需根据条件判断结果选择一个分支执行。
· 循环结构:程序反复执行某段代码,直到判断为假终止循环。
3.三种常见的算法
· 枚举法:列举出所有可能的解,并一一带入,直至找到符合条件的解。
· 解析法:可以通过数学表达式算出条件和结果的关系。如计算圆的面积、计算一元二次方程等。
· 分治法:将一个大问题分成若干个规模相等的子问题。
4.三代计算机程序设计语言
· 第一代:机器语言,即二进制代码。能被直接运行,运行速度最快。
· 第二代:汇编语言,含有助记性符号。与机器语言一一对应,运行速度较快。
· 第三代:高级语言。种类多,移植性好,需编译或翻译成机器语言才能运行,速度较慢。
(三)Python语言基础知识
1.常量和变量
· 常量是在程序运行过程中值不可以发生变化的量,通常是数值或字符串。如45、3.14、‘Hello’等。
· 变量则可以发生变化,变量可以用变量名表示。变量名由字母、数字和下划线组成,且不能以数字开头。
2.Python的4种主要数据类型
· 数值:包括整型int、浮点型float、布尔类型bool
· 字符串:用单引号或双引号括起来的任意文本。如“Hello World”、‘OK’等
字符串字符个数叫做字符串长度。对字符进行编号时,正序从0开始,逆序从-1开始。
· 列表:用中括号括起来的元素列表。如list1=[1,3,5,7,3.14,‘Good’]
列表元素个数叫做列表长度。对列表的元素进行编号时,正序从0开始,逆序从-1开始。例如对于list1
元素
1
3
5
7
3.14
‘Good’
正序编号
0
1
2
3
4
5
逆序编号
-6
-5
-4
-3
-2
-1
列表可以进行切片操作,格式为list[开始编号=0:结束编号:编号差=1]。
· 字典:由大括号括起来的键值对组合,键和值一一对应。如dict1={‘name’: ‘Jack’,‘age’:17
字典的键值对不能编号,要通过键表示值。例如dict1[‘name’]=‘Jack’
以下为一段典型字典操作代码:
a={“name”: “Jack”, “age”:28, “gender”: “M”} #创建一个名为a的字典,由3个键值对组成
a[“job”]=”doctor” #添加一个新键值对,键为job,值为doctor
a[“age”]=32 #将age键的值修改为32
print(a) #输出字典a,即{“name”: “Jack”, “age”:32, “gender”: “M”, “job”: “doctor”}
3.Python运算符与表达式
· 7种算数运算符(运算结果为数值):+ - * / % // **。其中**优先级最高,其余先乘除后加减。
· 6种关系运算符(大小关系,运算结果为布尔类型):> >= < <= == !=
· 3种逻辑运算符(运算结果为布尔类型):and (全真则真) or(有真则真) not(取反)
· 赋值运算符:= ,赋值运算符可与算术运算符结合使用,如x+=1相当于x=x+1,其他同理
· 各类运算符优先级:算数运算符>关系运算符>逻辑运算符
4.Python常用函数(多个函数嵌套,分析时自内向外)
函数名
函数功能
函数名
函数功能
int()
将数据转换为整型
input() print()
输入、输出函数
float()
将数据转换为浮点型
abs()
求数值绝对值
str()
将数据转换为字符串类型
range(开始数字,结束数字,差)
创建数字列表
min() max()
求数字列表最小、最大值
math.sqrt()
math库中的开平方函数
len()
求字符串、列表长度
math.ceil() math.floor()
对浮点数向上、向下取整
sum()
对数字列表求和
(四)运用Python语言解决实际问题
1.运用顺序结构解决问题
· 顺序结构的特点:自上而下依次执行,代码上表现为全部顶格开始,没有缩进。以下为典型代码:
· 利用身高(单位:米)和体重(单位:千克)计算BMI指数
1
weight=int(input(“请输入你的体重:(kg)”))
#运行后会显示input后的提示信息,根据信息输入数据
2
height=int(input(“请输入你的身高:(m)”))
#input默认返回类型为字符串,int用于数据类型转换
3
print(f”你的BMI指数是{height/weight**2}”)
#f字符串中引号内信息原样输出,表达式用大括号括起来
2.运用选择结构解决问题
· 选择结构特点:程序处理步骤出现分支,需根据条件判断结果选择一个分支执行。
· 根据分支数量多少,选择结构可分为单分支(if)、双分支(if-else)、多分支(if-elif··elif···else)三类。
注意:各分支的条件是互斥的。例如if x<12,则else的条件为x>=12。
· 单分支结构
if age>=18: #if后接判断条件,判断条件后接冒号,冒号下的一行必须添加缩进,用于界定代码块。
print(“你已经成年了!”) #若判断条件为真,则执行该语句。否则不执行。
· 双分支结构
if score>=60:
print(“恭喜你及格了!”)
else: #因两条件互斥,这里隐含的条件为score<60
print(“最近学习是不是懈怠了”)
· 多分支结构:
高铁购票标准为:身高1.2米及以下免票;身高高于1.2米、不到1.5米半票;身高1.5米及以上全票。
Height=float(input(“请输入身高(米)”)) #此处float函数有何作用?
if h<=1.2:
print(“免票”)
elif h<1.5: #此处有隐含条件1.2<h,因此省略不写
print(“半价票”)
else: #此处的判断条件是?
print(“全票”)
3.运用循环结构解决问题
(1)range()函数
· range函数的基本格式为range(开始数字=0,结束数字(不可达到、不可越过),数字差=1)
当只有一个参数,range(5)等价于range(0,5,1),[0,1,2,3,4]
当有两个参数,range(2,7)等价于range(2,7,1),即[2,3,4,5,6]
当有三个参数,range(8,2,-2),即[8,6,4]
(2)for循环,必须和字符串或列表搭配使用,循环次数由字符串或列表的长度决定。以下为几段典型代码:
· for i in range(5): #i是循环变量,用于依次迭代出列表中的元素。即5次循环中i分别等于0、1、2、3、4。
print(i**2) # 循环体必须添加缩进!5次循环的计算结果分别为0、1、4、9、16
· sum=0
for i in range(0,101,1): #range函数创建的列表为[0,1,2,3···99,100],即循环101次,i依次将其迭代
sum+=i #即sum=sum+i。即0+0+1+2+···+100
print(sum) #输出结果为5050
· x=[“偶数”, “奇数”] #即x[0]= “偶数”,x[1]= “奇数”
for I in range(10): #循环次数为多少次?
print(x[i%2]) #最后的输出结果是?
· For I in range(4):
For j in range(6):
print(“*”) #双重循环的次数由内外循环次数的乘积决定,即4*6=24次,即输出24个*。
(3)while循环,相对于for循环次数控制更复杂,易陷入无限循环。以下为一段典型代码:
· 假设某系统默认密码为12345678,输入密码的试错次数为3次
password=“12345678”
k=3
while k>0:
p=input(“请输入密码:”)
if p==password: #若输入的密码p与默认密码password相同,则登录成功
print(“登录成功”)
else: #隐含的条件为p!=password
k=k-1 #输入错误一次,则机会k-1
print(f“你还有{k}次机会”) #注意f字符串的正确使用格式
(4)循环控制关键字break和continue
· Break用于终止循环
· Continue用于结束本次循环,跳过余下循环代码,直接进入下一次循环。
(五)函数的定义
· 函数即实现特定功能的代码,除使用python内置的函数外,用户也可以自己定义函数。
· 定义函数的基本格式:
· def 函数名(输入参数): #输入个数>=0;函数名遵从变量的命名规则;函数名不能乱起,要做到见名知义
函数体 #函数体内语句必须添加缩进
return 返回值 #return 后接的表达式或变量即函数运行的结果;return没有输出功能。
以下为几段函数定义代码:
· def hello_world(): #该函数没有输入,功能是输出“Hello World”
print(“Hello World”)
· def area(r): #该函数有一个输入r,输出3.14*r**2,功能是计算以r为半径的圆的面积
return 3.14*r**2
print(area(8)) #调用函数的格式为:函数名(输入)。该行代码用于计算半径为8的圆的面积,并输出结果
· def mianji(a,b): #该函数有两个输入a、b,即矩形的长和宽,计算结果为a*b,即矩形的面积
return a*b
print(mianji(8,4)+mianji(9,3)) #两次调用mianji函数并将结果相加。注意调用与定义时的参数顺序相同
(六)Python扩展库
1.常用python扩展库及其关键语句
扩展库名
用途
关键语句
random
生成随机数
random.randint(x,y) 在[x,y]区间生成一个随机整数
numpy
数组处理、科学计算
turtle
绘制几何图形
turtle.left(x) 画笔向左旋转x度
turtle.right(x) 画笔向右旋转x度
turtle.circle(r) 画一个半径为r的圆
turtle.forward(x) 画一条长为x的线条
matplotlib
制作图表
plt.plot(x,y) 画出点之间的连线(绘制折线图)
plt.bar() 画柱形图
plt.scatter() 画散点图
time
时间处理
pandas
数组、序列处理
Pd.series() 创建序列(与列表相似)
math
数学公式
math.sqrt(x) 对x开平方
math. ceil(x) 对浮点数x向上取整(如3.14取为4)
math.floor(x) 对浮点数x向下取整(如3.14取为3)
2.典型扩展库语句
绘制正弦函数图象
1
import numpy as np
#导入numpy库,别名为np
2
import matplotlib.pyplot as plt
#导入matplotlib库中的pyplot模块,别名为plt
3
x=np.arange(-2,2,0.1)
#在-2至2之间每隔0.1取1个点作为横坐标
4
y=np.sin(x)
#x、y的对应关系为正弦函数
5
plt.plot(x,y)
#画出点之间的连线
6
plt.show()
显示已经创建但尚未展示的图形
绘制正多边形几何图形
1
import turtle as t
#导入turtle库,别名为t
2
def square(a):
#定义一个名为square的函数,输入为a
3
for i in range(a):
#设置循环次数为a
4
t.fd(100)
#画一条长为100的边
5
t.left(360/a)
#逆时针旋转360/a度
2
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三、大数据、数据处理和可视化表达
(一)大数据相关概念
1.大数据:是指数据量特别大、数据类型复杂多样,传统的数据处理应用难以有效管理和分析的数据集合。
2.大数据的4个特征:大量、多样、低价值密度、高速
3.数据的2种存储方式:存放在本地或云端。
(二)数据的可视化表达
1.数据可视化表达的概念:将复杂的数据集转换为图形或图表,以便更直观地传达信息。
2.数据可视化表达的分类:
· 对比分析法(强调数量对比):柱形图、折线图等
· 结构分析法(强调部分在总体的占比):饼图、环图、面积图
· 有关关系的分析:
· 逻辑关系:散点图、雷达图、词云图(一篇文章中,某词出现的频率越高,则其字体越大)
· 空间关系:电子地图、动态热力图等
四、人工智能及应用
(一)人工智能相关概念
· 人工智能: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的学科。
· 奇点:是指人工智能超越人类的理解和控制能力的临界点,是否到来无法预测。
· 强人工智能和弱人工智能:强人工智能拥有与人类智能同等的认知、思维、情感能力;弱人工智能只能执行特定任务。
(二)人工只能相关应用
· 模式识别、图象识别
· 模式识别可以应用于图像、声音、文本和生物信号等,可以从样本中提取特征,来描述不同类别的数据。广泛应用于人脸识别、语音识别、医学诊断等领域。
· 图像识别旨在让计算机能够“看懂”图片的内容,即理解图像中包含的对象、场景及其属性。
· 二者关系:图像识别是模式识别的一个分支。
· 机器学习、深度学习
· 机器学习:研究如何用计算机模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。
· 深度学习:模仿人脑的工作原理,使用多层的神经网络来处理信息。可以从原始数据中自动地提取出复杂的特征表示,而不需要人工设计特征。强调通过观察样本自动学习,即自动提取特征。
· 二者关系:深度学习是机器学习的一种特殊形式。
· 人工神经网络:受到生物神经网络结构的启发,试图模仿人类大脑的工作方式,常用于深度学习、模式识别、自然语言理解等。强调对人脑的模仿。
· 自然语言处理和理解:让机器能够理解和回应人类的自然语言。
五、信息系统组成与应用
(一)信息系统的组成与功能
· 信息系统的五大组成部分:人、软件、硬件、网络、数据。
· 信息系统的五大功能:输入、输出、存储、处理、控制。
· 移动终端的特点:移动终端就是一台微型计算机,两个显著特点为移动通信能力、便携化体积。
(二)局域网的组建
1.常用的网络传输介质
2.常见网络设备及功能
· 无线网卡:将计算机与因特网建立连接并进行数据传输
· 调制解调器(Modem):实现模拟信号和数字信号的相互转换
· 路由器(Router):判断IP地址、选择IP路径;局域网的网关即路由器。
· 交换机(Switch):将若干设备通过双绞线连接成一个局域网,并为任意两个设备提供信息交换通路。
3.WAN和LAN
· WAN(wide area network):广域网、因特网
· LAN(local area network):局域网,覆盖范围较小,与广域网相对。
· 判断各个网络设备的接口连接时,可将网络设备想象为一条设备链,根据相对位置关系进行判断
因特网(WAN)——调制解调器——路由器——局域网(LAN)
如:调制解调器相对于路由器离WAN更近,则调制解调器连接在路由器的WAN端口上。
4.IP地址
· IP地址有两类,IPv4为32位二进制数,IPv6为128位二进制数。
· IP地址由网络地址+主机地址组成。我国家用IP地址通常用点分十进制表示为192.168.X.Y,其中前三个数字192.168.X为网络地址,后一个数字Y为主机地址。子网掩码用于标记主机地址。
· 同一局域网内的终端网络地址必须相同,主机地址必须各不相同。例如某局域网的网关(路由器)地址为192.168.8.103,那么局域网内其他设备的IP地址必须为192.168.8.X。
5.DNS(域名服务器)
· DNS即域名服务器,作用是将域名(网址)转换为计算机可识别的IP地址。若某网站使用网址无法访问,但可以通过IP地址访问,则说明DNS出现问题。
(三)物联网
1.物联网的概念:物联网是通信网络的拓展和延伸,利用传感器对物理世界进行感知识别,实现现实和网络的链接。
2.物联网的3个层次:
· 感知层,即各种传感器和感知设备
· 网络层,即网络线路,用于将传感器收集的信息传输至计算机
· 应用层,即对信息进行加工处理的设备和应用
3. 物联网3种常用技术:传感技术、射频识别技术、嵌入式系统技术。
(四)信息系统的体系结构
· C/S架构:若访问服务器需要安装专门的软件,则为C/S架构
· B/S架构:若只用浏览器就能访问服务器,不需要安装专门的软件,则为B/S架构
(五)计算机的硬件组成(硬件五大部件)
(六)计算机的软件
根据脱离该软件计算机能否正常运行,可将软件分为系统软件和应用软件
· 系统软件包括操作系统、驱动程序等。常见操作系统有:Andriod IOS Windows Linux Unix等。
· 根据个人需要安装的软件是应用软件。
六、信息系统的安全风险防范
1计算机病毒的特征:传染性、隐蔽性、破坏性、潜伏性、触发性等
注意,计算机病毒一般不能跨系统感染,如安卓手机病毒不会感染windows
宏病毒可以破坏应用程序文档及word、ppt等文档
2.信息系统的4种安全风险因素:人为因素、软硬件因素、网络因素、数据因素。其中影响最大的是人为因素。
3.几种提升信息系统安全保障的设备
· 防火墙:防止局域网外部用户对内部网络的非法访问
· 杀毒软件:查杀计算机病毒
4.预防安全风险的几点举措:
· 不扫描来历不明的二维码
· 选择正规、安全的平台下载软件、文件
· 定期更换自己的账号密码,使用字母、数字和特殊符号的组合,不能过于简单
· 定期联网安装安全补丁、更新计算机病毒库
5. 遵守网络道德和法规
· 不制造、传播计算机病毒
· 不造谣、不信谣、不传谣
· 尊重他人知识产权、他人隐私
七、Excel函数应用
函数
功能
具体参数
示例
IF
对表达式进行判断,
根据真假输出不同结果
=IF(表达式,判断为真的结果,判断为假的结果]),)
=IF(A1>10,“是”,“否”)
AND
对多个条件进行真假判断,若各条件均为真则为TRUE,否则为FALSE
=AND(表达式1,表达式2···表达式n)
=AND(A1>30,A2<50)
OR
对多个条件进行真假判断,某一条件为为真则为TRUE,否则为FALSE
=OR((表达式1,表达式2···表达式n)
=OR(A1>20,A2>45)
SUM
对范围内的多个数据求和
=AND(求和范围或多个求和参数)
=AND(E3:E19)
MAX
返回范围内最大的数字
=MAX(比较范围)
=MAX(A1:A10)
AVERAGE
计算一组数的平均值
=AVERAGE(求平均值范围)
=AVERAGE(A1:C5)
RANK
计算某一数字在一组数中的排名
=RANK(某数字,排序范围)
=RANK(C3,$C$3:$C$10)
COUNTIF
计算满足某条件的单元格数量
=COUNT(筛选范围,筛选条件)
=COUNT($A$1:$A$10,“>50”)
AVERAGEIF
根据条件筛选单元格,并对符合条件的对象求平均值
=AVERAGEIF(筛选范围,条件,求平均值范围)
=AVERAGEIF($A$1:$A$10,“零食”,$C$3:$C$10)
SUMIF
根据条件筛选单元格,并对符合条件的对象求和
=SUMIF(筛选范围,条件,求和范围)
=AVERAGEIF($A$1:$A$10,“>50”,$C$3:$C$10)
注意:
· 调用函数时,函数名前必须加等于号=;函数名称必须全部大写;
· 示例中加美元$的位置,使用公式时也必须加美元$;
· 公式中若有乘号,必须写成星*
示例题目1:
F3公式
=D3*E3
G3公式
=RANK(F3,$F$3:$F$12)
F13公式
=SUM(F3:F12)
H3公式
=F3/$F$13
K5公式
=SUMIF($B$3:$B$12,J5,$F$3:$F$13)
示例题目2:
F3公式
=IF(C3>50,"是","否")
G3公式
=SUM(C3:E3)
I3公式
=G3*0.4+H3*0.6
J3公式
=RANK(I3,$I$3:$I$11)
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