2025年全國青少年信息素養(yǎng)大賽初賽試題編程基礎(chǔ)與算法設(shè)計(jì)1.以下Python代碼的輸出結(jié)果是什么？```pythona=[1,2,3]b=ab.append(4)print(a)```A.`[1,2,3]`B.`[1,2,3,4]`C.`[4]`D.代碼報(bào)錯(cuò)答案：B。在Python中，當(dāng)`b=a`時(shí)，`b`和`a`指向同一個(gè)列表對(duì)象，所以對(duì)`b`進(jìn)行`append`操作，`a`也會(huì)受到影響。2.有一個(gè)長(zhǎng)度為`n`的有序數(shù)組`arr`，要查找元素`x`是否在數(shù)組中，使用二分查找算法，其時(shí)間復(fù)雜度是？A.$O(1)$B.$O(n)$C.$O(logn)$D.$O(n^2)$答案：C。二分查找每次將查找范圍縮小一半，因此時(shí)間復(fù)雜度為$O(logn)$。3.請(qǐng)用Python實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)，計(jì)算斐波那契數(shù)列的第`n`項(xiàng)。```pythondeffibonacci(n):ifn==0:return0elifn==1:return1else:a,b=0,1foriinrange(2,n+1):a,b=b,a+breturnb```人工智能基礎(chǔ)1.以下哪個(gè)是常見的深度學(xué)習(xí)框架？A.NumPyB.PandasC.TensorFlowD.Matplotlib答案：C。TensorFlow是廣泛使用的深度學(xué)習(xí)框架，NumPy是用于科學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)庫，Pandas用于數(shù)據(jù)處理和分析，Matplotlib用于數(shù)據(jù)可視化。2.在圖像分類任務(wù)中，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的卷積層的主要作用是什么？A.降低圖像的分辨率B.提取圖像的特征C.對(duì)圖像進(jìn)行分類D.增加圖像的顏色通道答案：B。卷積層通過卷積核在圖像上滑動(dòng)進(jìn)行卷積操作，提取圖像的局部特征。3.簡(jiǎn)述梯度下降算法的基本原理。梯度下降算法是一種優(yōu)化算法，用于尋找函數(shù)的最小值。其基本原理是：給定一個(gè)目標(biāo)函數(shù)$J(\theta)$，其中$\theta$是待優(yōu)化的參數(shù)。算法從一個(gè)初始的參數(shù)值$\theta_0$開始，通過計(jì)算目標(biāo)函數(shù)在當(dāng)前參數(shù)值處的梯度$\nablaJ(\theta)$，梯度的方向表示函數(shù)值上升最快的方向，那么負(fù)梯度方向就是函數(shù)值下降最快的方向。然后，按照負(fù)梯度方向更新參數(shù)，更新公式為$\theta_{new}=\theta_{old}-\alpha\nablaJ(\theta_{old})$，其中$\alpha$是學(xué)習(xí)率，控制每次更新的步長(zhǎng)。不斷重復(fù)這個(gè)過程，直到滿足停止條件，如達(dá)到最大迭代次數(shù)或目標(biāo)函數(shù)的變化小于某個(gè)閾值。物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)1.以下哪種無線通信技術(shù)適合用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的短距離通信？A.藍(lán)牙B.4GC.5GD.衛(wèi)星通信答案：A。藍(lán)牙是一種短距離無線通信技術(shù)，功耗低，適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的短距離通信。4G和5G主要用于廣域通信，衛(wèi)星通信適用于遠(yuǎn)距離和特殊場(chǎng)景的通信。2.物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)不包括以下哪一層？A.感知層B.網(wǎng)絡(luò)層C.應(yīng)用層D.傳輸層答案：D。物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層負(fù)責(zé)采集物理世界的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸，應(yīng)用層負(fù)責(zé)為用戶提供各種應(yīng)用服務(wù)。3.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度傳感器數(shù)據(jù)的采集和上傳。系統(tǒng)架構(gòu)：-感知層：使用溫度傳感器（如DHT11）采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。-網(wǎng)絡(luò)層：使用單片機(jī)（如Arduino）讀取溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并通過無線模塊（如ESP8266）將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)。-應(yīng)用層：在云平臺(tái)上接收和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)頁或手機(jī)應(yīng)用展示溫度數(shù)據(jù)。代碼示例（Arduino+ESP8266+DHT11）：```cppinclude<ESP8266WiFi.h>include<DHT.h>defineDHTPIN2defineDHTTYPEDHT11DHTdht(DHTPIN,DHTTYPE);constcharssid="your_SSID";constcharpassword="your_PASSWORD";constcharserverName="your_server_address";voidsetup(){Serial.begin(115200);dht.begin();WiFi.begin(ssid,password);while(WiFi.status()!=WL_CONNECTED){delay(1000);Serial.println("ConnectingtoWiFi...");}Serial.println("ConnectedtoWiFi");}voidloop(){floattemperature=dht.readTemperature();if(isnan(temperature)){Serial.println("Failedtoreadtemperature!");return;}WiFiClientclient;if(client.connect(serverName,80)){StringpostData="temperature="+String(temperature);client.println("POST/uploadHTTP/1.1");client.println("Host:"+String(serverName));client.println("Content-Type:application/x-www-form-urlencoded");client.println("Content-Length:"+String(postData.length()));client.println();client.println(postData);while(client.connected()){if(client.available()){Stringline=client.readStringUntil('\n');Serial.println(line);}}client.stop();}else{Serial.println("Connectiontoserverfailed");}delay(5000);}```數(shù)據(jù)處理與分析1.有一個(gè)包含學(xué)生成績(jī)的CSV文件，使用Python的Pandas庫讀取該文件，并計(jì)算所有學(xué)生的平均成績(jī)。```pythonimportpandasaspd讀取CSV文件data=pd.read_csv('students_scores.csv')假設(shè)成績(jī)列名為'score'average_score=data['score'].mean()print("所有學(xué)生的平均成績(jī)?yōu)?",average_score)```2.在數(shù)據(jù)分析中，箱線圖可以用來展示數(shù)據(jù)的哪些特征？A.數(shù)據(jù)的中心趨勢(shì)B.數(shù)據(jù)的離散程度C.數(shù)據(jù)的分布形狀D.以上都是答案：D。箱線圖可以展示數(shù)據(jù)的中位數(shù)（中心趨勢(shì)）、四分位數(shù)間距（離散程度）以及是否存在異常值等信息，從而反映數(shù)據(jù)的分布形狀。3.簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)清洗的主要步驟。數(shù)據(jù)清洗是指發(fā)現(xiàn)并糾正數(shù)據(jù)文件中可識(shí)別的錯(cuò)誤的最后一道程序，主要步驟包括：-缺失值處理：識(shí)別數(shù)據(jù)中的缺失值，可以通過刪除包含缺失值的記錄、填充缺失值（如使用均值、中位數(shù)、眾數(shù)填充）等方法進(jìn)行處理。-重復(fù)值處理：查找并刪除數(shù)據(jù)中的重復(fù)記錄，避免數(shù)據(jù)冗余對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生影響。-異常值處理：識(shí)別數(shù)據(jù)中的異常值，可以通過統(tǒng)計(jì)方法（如Z-score方法）或業(yè)務(wù)規(guī)則判斷異常值，然后根據(jù)具體情況進(jìn)行修正或刪除。-數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式，例如日期格式、數(shù)值格式等，方便后續(xù)的分析和處理。-錯(cuò)誤值修正：檢查數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤值，如拼寫錯(cuò)誤、邏輯錯(cuò)誤等，并進(jìn)行修正。信息安全基礎(chǔ)1.以下哪種加密算法屬于對(duì)稱加密算法？A.RSAB.AESC.ECCD.SHA-256答案：B。AES是對(duì)稱加密算法，使用相同的密鑰進(jìn)行加密和解密。RSA和ECC是非對(duì)稱加密算法，使用公鑰和私鑰進(jìn)行加密和解密。SHA-256是哈希算法，用于生成數(shù)據(jù)的哈希值。2.簡(jiǎn)述SQL注入攻擊的原理和防范措施。原理：SQL注入攻擊是指攻擊者通過在應(yīng)用程序的輸入字段中輸入惡意的SQL代碼，利用應(yīng)用程序?qū)τ脩糨斎脒^濾不嚴(yán)格的漏洞，使惡意的SQL代碼與原SQL語句拼接后被執(zhí)行，從而達(dá)到非法獲取、修改或刪除數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的目的。防范措施：-輸入驗(yàn)證：對(duì)用戶輸入進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)證，只允許合法的字符和格式，過濾掉可能的SQL注入字符。-使用預(yù)編譯語句：在數(shù)據(jù)庫操作中，使用預(yù)編譯語句（如Python中的`sqlite3`庫的預(yù)編譯語句），預(yù)編譯語句會(huì)將SQL語句和用戶輸入分開處理，避免SQL注入。-最小權(quán)限原則：為數(shù)據(jù)庫用戶分配最小的權(quán)限，限制其對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作，減少攻擊造成的損失。-定期更新和維護(hù)：及時(shí)更新應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，修復(fù)已知的安全漏洞。數(shù)字媒體技術(shù)1.在圖像處理中，直方圖均衡化的主要作用是什么？A.增強(qiáng)圖像的對(duì)比度B.降低圖像的分辨率C.改變圖像的顏色模式D.去除圖像的噪聲答案：A。直方圖均衡化是一種通過對(duì)圖像的灰度直方圖進(jìn)行調(diào)整，使圖像的灰度分布更加均勻，從而增強(qiáng)圖像的對(duì)比度。2.簡(jiǎn)述動(dòng)畫制作中關(guān)鍵幀和中間幀的概念。關(guān)鍵幀是動(dòng)畫中具有關(guān)鍵意義的幀，它定義了動(dòng)畫的主要?jiǎng)幼?、狀態(tài)和情節(jié)。關(guān)鍵幀通常包含角色的重要姿勢(shì)、場(chǎng)景的變化等信息。中間幀是在兩個(gè)關(guān)鍵幀之間生成的過渡幀，通過插