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2024年1月10日发(作者：populations)
高一信息技术新教材---数据和计算知识点整理
数据与计算知识点
一、数据与信息、知识的概念、特征和关系
数据不仅包括数字，还包括文字、图像、声音、图形和视频等信息。数据有些是固定不变的，有些是不断变化的，有些是随机出现的。数据是信息的符号表示，信息是数据的内涵。数据是描述事物的符号记录，是信息的载体。信息的特征包括载体依附性、价值性、时效性和共享性。知识是信息经过加工提炼后形成的抽象产物，是一类高级的抽象信息，具有普遍适应性。
数据是对事物属性的客观记录，信息是经过组织的、有结构的数据，知识是经过人的思维整理后的信息，包括数据形象价值标准以及社会的其他符号化产物。思维导图是一种高效的知识管理工具，能够帮助研究者结构化思考问题，直观展现思维脉络，使知识的交流与分享更清晰有效。
学业要求】学生能够描述数据与信息的基本特征。
二、数据编码的基本方式
信号可以按取值特征分为模拟信号和数字信号。用传感器直接获得的信号一般为模拟信号，其值称为模拟数据。模拟信号的值随时间连续变化，波形光滑。数字信号随时间的变化是非连续的。数字信号可以由模拟信号转换得来，直接用计算机所能理解的二进制表示，以方便计算机进行处理。模拟信号通过采样、量化和编码等步骤可以转换成数字信号。二进制与数字的转换采用除2取余法。按r进制非负整数转换成10进制，采用的是按权展开求和法。
文本数据的编码，也称字符编码，其中ASCII和Unicode是最典型的两种编码。
学业要求】学生了解数据编码的基本方式。
三、数据处理的过程分为数据采集、数据整理、数据分析和数据呈现。
数据收集的方法有直接数据和间接数据。直接数据的收集方法包括调查法、访谈法、观察法和实验法等。间接数据一般都已经加工处理，使用起来更加方便，可以查阅文献资料、浏览权威网站和利用搜索引擎进行检索。地图版数据收集有传感器收集和网络获取数据两种。地图版的数据整理目的是对数据进行校验和标准化。数据整理通过去重、补漏、删除重复的数据、补全缺失数据和校正错误的数据。
数据分析是指适当的统计分析方法，对数据进行分析提取有用信息并形成结论的过程。数据分析的基本方法包括对比分析法、平均分析法和结构分析法。
数据可视化是以图形、图像和动画等方式更加直观生动地呈现数据及数据分析的结果，揭示数据之间的关系趋势和规律等。
数据类型是程序设计中常用的数据类型，需要掌握其基本概念和使用方法。其中整数和浮点数用于数值计算，字符串用
于表示文本信息，列表用于存储一组数据，布尔类型用于逻辑判断。
在程序设计中，命名变量和常量是一个重要的环节，需要按照命名原则进行命名，避免使用保留字和不规范的命名方式。掌握这些基础知识，才能更好地进行程序设计。
算法是程序设计的核心概念之一，它是解决问题的方法和步骤。通过实际案例和练，可以让学生掌握算法的特征和应用方法，从而更好地进行程序设计。
人工智能是一种利用计算机模拟人类智能的技术和应用系统。机器研究是其中的核心技术之一，它可以让计算机通过研究数据来提高自己的性能和智能水平。了解人工智能的概念和应用，对于信息社会中的计算思维和信息意识都有着重要的作用。
大数据是指容量大、类型多、存取速度快、应用价值高的数据集合。了解大数据的概念和特征，可以帮助我们更好地进行数据分析和处理。
数据分析是利用软件工具对数据进行整理、组织、计算和呈现的过程，通过分析数据可以得出结论和建议。在进行数据分析报告时，需要明确分析目的和背景，描述数据来源和分析
思路、方法和模型，最后重点呈现数据分析的过程、结论和建议。
图表是最常用的数据可视化表达方式之一，词云可以将数据可视化。掌握数字化研究的方法，能够选用合适的数字化工具进行研究和创新。同时，了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法，可以更好地进行信息社会责任和计算思维的实践。
字符串必须用单引号或双引号括起来，例如：name = 'Wu
haiqing'。
4、输入语句的语法格式为：变量 = input("提示输入内容")。需要注意的是，input()函数默认输入的数据类型为字符串，如果需要输入非字符串类型的数据，则需要进行类型转换。例如：r = float(input("请输入圆的半径"))。
5、输出语句的语法格式为：print()。多个内容之间用逗号分隔，输出后会自动换行。例如：print("hello"。name)。如果不想换行，则可以在语句末尾加上end=""。例如：print("hello"。name。end="")。如果需要强制换行，则可以使用print()空输出语句。如果需要固定宽度和格式输出各个数据，则可以使用format()函数。例如：
print('{0:1}*{1:1}={2:2}'.format(2.3.2*3))。需要注意的是，在输出中使用单引号或双引号都是可以的。
6、赋值语句的语法格式为：变量 = 表达式。其功能是将右边表达式的值赋值给左边的变量。例如：PI = 3.，将3.赋值给变量PI。同时，也可以同时给多个变量赋值。例如：a = b =
1，给变量a和b都赋值1.另外，也可以使用逗号分隔的方式给多个变量赋值。例如：a。b。c = 1.2.3.还可以使用变量交换值的方式，例如：a。b = b。a。另外，对于列表类型的变量，也可以使用赋值语句进行赋值。例如：colors = ["red"。"yellow"。"green"]，将colors[0]赋值为"red"，colors[1]赋值为"yellow"，colors[2]赋值为"green"。
7、注释符为#，其作用是不参与程序执行，用于说明代码的功能，提高程序的可读性。
8、运算符包括算术运算符和关系运算符。算术运算符包括加(+)、减(-)、乘(*)、幂(**)、除(/)、整除(//)、取模(%)。关系运算符包括相等(==)、大于等于(>=)、不等于(!=)等。逻辑运算符包括非(not)、与(and)、或(or)。
9、表达式的书写需要注意以下几点：1、乘号不可省略；2、使用圆括号进行分组；3、写在一条水平线上，每个符号之间用空格隔开。例如：a * (b + c)。
Python语言是一种高级编程语言，它的语法简单易学，适合初学者入门。Python有许多内置函数，可以直接调用，例如print()函数可以输出内容，type()函数可以查看数据类型。此外，Python还有许多标准库和外部库，可以调用库中的函数进行特殊运算，例如求平方根可以使用math库中的sqrt()函数。
在使用标准库或外部库中的函数之前，需要先导入模块。导入模块的语法格式为import 模块名，如果需要给模块取别名可以使用as关键字，例如import math as m。导入模块后，可以使用模块中的函数，语法格式为模块名.函数名(参数)。
Python的标准库是安装Python时就自带的，而外部库需要另外安装。Python因为开源平台而功能强大，人们可以共建共享自创的模块。常用的标准库有time、random、math等。
算法是程序设计的基础，Python中的算法有三种基本结构，分别是顺序、分支和循环结构。顺序结构是按照代码的书写顺序依次执行，例如猜出生月日的程序。分支结构可以根据条件执行不同的代码块，语法格式为if条件: 语句或语句组
else:语句或语句组。循环结构可以重复执行一段代码，常用的有计数循环和条件循环，语法格式分别为for循环变量 in 列表:
语句或语句组和while条件: 语句或语句组。
枚举法是一种穷举算法，可以用来解决问题。常见的练有百鸡百钱问题和XXX点兵问题。
Python还可以读写txt文件，可以使用open()函数打开文件，使用read()函数读取文件内容，使用write()函数写入文件内容等。
文本文件的名单可以通过Python的random模块进行随机抽取。首先需要打开名单文件，然后读取文件中所有名单到一个列表中。接着，使用random模块中的randint函数随机产生一个数字作为索引，从列表中获取对应的名单并打印出来。如果需要将新的名单添加到文件中，可以使用文件的追加模式打开文件，然后从键盘输入新的名单并写入文件中。
为了画出函数图，可以使用Python的numpy和matplotlib模块。以画sin(x)函数图为例，首先需要创建一个0到2π之间等差为0.01的数列，可以使用numpy的arange函数实现。然后，将这个数列作为自变量，计算出对应的因变量y=sin(x)。最后，使用matplotlib的plot函数将x和y的关系画出来，并添加图表的标题和x轴标签。
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