字符编码——计算机中信息的表示
简单理解信息在计算机中的表示
简单理解信息在计算机中的表⽰信息是⼀个很宽泛的概念，说⼤了是与物质和能量⿍⽴的⾃然界三要素，这⾥仅仅涉及到计算机中的信息；众所周知，对计算机⾃⾝⽽⾔，所有信息都是0/1⼆进制形式；作为JavaEE/Android程序员，在开发过程中有时会遇到字符编码，进制转换这样的基础问题，虽然依靠经验或者⽹络搜索能很快实现功能，但每次都感觉对基本概念理解得不是很透彻，不如把现有的理解记录下来，以备后⽤；信息在计算机中⼤致分为控制信息和数据信息；控制信息是计算机系统内部运转⽤到的控制命令，例如读写命令，中断信号，⽚选信号，复位信号，就绪信号等；当然都是⼆进制表⽰；数据信息指计算机可运算、可存储、可传输、可采集、可输出的各种数据；可分为数值数据，⽂本数据（字符，字串），多媒体数据（图像，⾳频，视频），⼆进制数据（可执⾏⽂件等）；计算机信息的表⽰跟信息的处理，传输，存储，输⼊/输出⼀样，是计算机系统最基本的功能之⼀；计算机中的信息表⽰可分为硬件系统可直接表⽰的信息，和软件系统可表⽰的信息；后者如数据结构，数据库表结构，XML/Json结构等等；这⾥，只讨论计算机硬件系统对信息的表⽰；位，Bit，Binary digit的缩写，是计算机中信息表⽰的最⼩单位；跟电⼦计算机的“电⼦”有关，⾼低电平；字节，Byte, 8Bit, 可表⽰⼀个英⽂字符ASCII码；跟计算机的发明国美利坚所⽤语⾔有关；定点数，⼩数点位置固定不变；定点⼩数的⼩数点紧跟符号位之后；定点整数⼩数点在有效数值部分之后；浮点数，⼩数点位置可以浮动；尾数，阶码，底数；尾数位数越多，所表⽰数值的密度越⼤，精度越⾼；阶码位数越多，所表⽰数值的范围越⼤；⽆符号数，全部⼆进制位均表⽰数值位；有符号数，最⾼位被⽤来表⽰符号位；机器数，⼀个数的⼆进制表⽰形式，最⾼位表⽰符号；真值，机器数代表的真正数值；原码，符号位加上真值的绝对值；反码，正数的反码与其原码相同，负数的反码是对其原码逐位取反，符号位除外；补码，正数的补码与其原码相同，负数的补码是在其反码的末位加1；在计算机中，数值⼀律采⽤补码表⽰；补码设计⽬的:-使符号位能与有效值部分⼀起参加运算（⾃动溢出）,简化运算规则；-使减法运算转换为加法运算（同余，模数，A-B 等于 A+B的补码）,简化计算机中运算器的线路设计；溢出，计算得出的数值超出了整数类型可以表⽰的数值范围；进制，进制主要包含基数和位权两个因素；计算机常⽤的是⼆进制，⼋进制，⼗六进制；N进制转换成⼗进制，按权求和；⼗进制转换N进制，整数部分-除N取余，⼩数部分-乘N取整；⼀般可借助⼆进制或⼗进制做中间转换；具体的转换原理和算法及程序实现在另外的⽂章再做介绍；（todo 补码运算和浮点数运算）字符编码和字符集：ASCII-American Standard Code for Information Interchange. 1bit+7bit; 英⽂字符编码，⽼美出品，第⼀个bit为0，可表⽰128个字符；扩展集第⼀个bit为1，加起来表⽰256个字符；这对于⾮英语国家特别是亚洲国家的⽂字表⽰是远远不够啊，于是各国开始扩展⾃⼰的字符集；各⾃扩展的结果就是互不兼容；同⼀个⼆进制串在不同语⾔国家表⽰不同字符；于是出现了伟⼤的万国码Unicode,可统⼀表⽰世界上所有国家的⽂字； Unicode仅仅给出了字符的编码值，这些值在计算机中具体怎么表⽰是由UTF来实现的；具体有：UTF-8/UTF-16/UTF-32;UTF-8⽤可变长度（1-6）字节表⽰Unicode值，UTF-16⽤2字节或4字节表⽰Unicode值；UTF-32⽤4字节表⽰Unicode值；既然是可变多字节表⽰，为了避免歧义，就要指明字节的长度和顺序(BOM)；UTF-8 encoding scheme:for 1 byte unicode character: the first bit is 0, the rest 7 bits are the unicode value of the character;for n byte unicode character: the first n bits of the first byte are 1, and the n+1 bit is 0, the first 2 bits of the rest bytes are 10, and all the rest bits are theunicode value of the character;Unicode符号范围 | UTF-8编码⽅式(⼗六进制) |（⼆进制）------------------------------------------------------------------0000 0000-0000 007F | 0xxxxxxx0000 0080-0000 07FF | 110xxxxx 10xxxxxx0000 0800-0000 FFFF | 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx0001 0000-0010 FFFF | 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx其它字符编码还有：UCS-Universal Character Set: UCS-2(16bit), UCS-4(32bit),EBCDIC-Extended Binary Coded Decimal Interchange Code:8bit.ISO 8859: 8bit,GB2312:16bit, 94区*94位, 简体中⽂.BIG5: 16bit, 繁体中⽂.关于big-endian(FEFF)和little-endian(FFFE):big-endian: the higher(most significant) byte stored in the lower memory address.little-endian: the lower(least signaficant) byte stored in the lower memory address.BOM-Byte Order Mark,ZERO WIDTH NO-BREAK APACE,FFFE,（todo 多媒体信息表⽰，图形，图像，动画，⾳频，视频，虚拟现实）。
字符编码
23
GB码区位示例
01区
78位
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GB码区位示例（续）
16 区 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 啊 阿 埃 挨 哎 唉 哀 皑 癌 1 蔼 矮 艾 碍 爱 隘 鞍 氨 安 俺 2 按 暗 岸 胺 案 肮 昂 盎 凹 敖 3 熬 翱 袄 傲 奥 懊 澳 芭 捌 扒 4 叭 吧 笆 八 疤 巴 拔 跋 靶 把 5 耙 坝 霸 罢 爸 白 柏 百 摆 佰 6 败 拜 稗 斑 班 搬 扳 般 颁 板 7 版 扮 拌 伴 瓣 半 办 绊 邦 帮 8 梆 榜 膀 绑 棒 磅 蚌 镑 傍 谤 9 苞 胞 包 褒 剥 17 区 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 薄 雹 保 堡 饱 宝 抱 报 暴 1 豹 鲍 爆 杯 碑 悲 卑 北 辈 背 2 贝 钡 倍 狈 备 惫 焙 被 奔 苯 3 本 笨 崩 绷 甭 泵 蹦 迸 逼 鼻 4 比 鄙 笔 彼 碧 蓖 蔽 毕 毙 毖 5 币 庇 痹 闭 敝 弊 必 辟 壁 臂 6 避 陛 鞭 边 编 贬 扁 便 变 卞 7 辨 辩 辫 遍 标 彪 膘 表 鳖 憋 8 别 瘪 彬 斌 濒 滨 宾 摈 兵 冰 9 柄 丙 秉 饼 炳
19
二、计算机中中文字符的表示 汉字交换码
国家标准将每个汉字和图形符号的两个字节分 别用两位的十进制编码（不足补０），前字节的编 码称为区码，后字节的编码称为位码，排列在一个 94行94列的二维代码表中，形成区位码表。 如“保”字在二维代码表中处于17区第03位 ，区位码即为1703D 。 把区位码按一定的规则转换成的二进制代码叫 做信息交换码（简称国标码）。
字 符 编 码
1
提
纲
一 计算机中字符的表示（ASCII码） 二 计算机中中文字符的表示
2
概 述
计算机中字符的编码
计算机中字符的编码一个二进制数位简称为位(英文名称为bit)。
计算机中最直接、最基本的操作就是对二进制位的操作。
一个二进制位可表示两种状态(0或1)。
两个二进制位可表示四种状态(00，01，10，11)。
位数多，所表示的状态就越多。
ASCII 码ASCII 码是美国信息交换用标准代码(American Standard Codefor Information Inte rchange)。
ASCII码虽然是美国国家标准，但它已被国际标准化组织(ISO)认定为国际标准，为世界公认，并在世界范围内通用。
ASCII码用一个8位二进制数(字节)表示，每个字节只占用了7位，最高位恒为0。
7位ASCII码可以表示128(27=128)种字符，其中通用控制字符34个，阿拉伯数字10个，大、小写英文字母52个，各种标点符号和运算符号32个。
编码范围二进制十进制十六进制基本ASCII 码00000000～011111110～1270～7F控制字符00000000～00100000、011111110～32、1270～1F、7F数字00110000～0011100148～5730～39大写字母01000001～010*******～9041～5A小写字母01100001～0111101097～12261～7A当最高位为0时，称为基本ASCII码，当最高位为1时，形成扩充的ASCII码，它表示数的范围为128～255，可表示128种字符。
通常各个国家都把扩充的ASCII码作为自己国家语言文字的代码。
汉字编码我国用户在使用计算机进行信息处理时，一般都要用到汉字。
由于汉字是象形文字，字的数目很多，常用汉字就有3000～5000个，加上汉字的形状和笔画多少差异极大，因此，不可能用少数几个确定的符号将汉字完全表示出来，或像英文那样将汉字拼写出来。
汉字必须有它自己独特的编码。
1. 汉字信息交换码（国标码）《信息交换用汉字编码字符集·基本集》是我国于1980年制定的国家标准GB2312-80，代号为国标码，是国家规定的用于汉字信息处理使用的代码依据。
2.2信息的表示(编码)
1.2.2 常见的信息编码
计算机中信息的存储单位: 计算机中信息的存储单位: bit）度量数据的最小单位，表示一位二进制数码0 ① 位（bit）度量数据的最小单位，表示一位二进制数码0 1,如11001110一共有8bit。 一共有8bit 或1,如11001110一共有8bit。 字节（byte） bit,常用的单位有 常用的单位有： ② 字节（byte） B 1B = 8 bit,常用的单位有： KB １KB=1024 Byte MB １MB=1024 KB GB １GB=1024 MB TB １TB=1024 GB Word） ③ 字（Word） 在计算机内进数据处理时，一次处理的数据长度称为一个字， 在计算机内进数据处理时，一次处理的数据长度称为一个字， 一个字一般由若干字节组成。计算机一次能处理的二进制位数的 一个字一般由若干字节组成。 多少称为计算机的字长 字长。 多少称为计算机的字长。
两个标点符号。 两个标点符号。
1.2.2 常见的信息编码
(3) 字型码 汉字字型码是汉字字库中存储汉字字形点阵的代 它是经过点阵数字化后的一串二进制数， 码，它是经过点阵数字化后的一串二进制数，用于汉 字的显示和打印。 字的显示和打印。 通常汉字显示用16 16点阵 打印可选24 24、 16× 点阵， 24× 通常汉字显示用16×16点阵，打印可选24×24、 32×32、48×48点阵 点阵。 32×32、48×48点阵。 汉字采用双字节来编码。 一个16 16的汉字点阵 16× 汉字采用双字节来编码。 一个16×16的汉字点阵 占用空间16 16/8＝ 16× 占用空间16×16/8＝32B
“中”（54区48位，国标码8680） 区号+32和位号+32=国标码 汉字国标码（一级3735+二级3008=6763）
计算机中数据信息的表示
计算机中数据信息的表示引言在计算机科学领域，数据信息的表示是非常重要的概念之一。
准确地表示数据信息，对于计算机的运行和处理任务有着至关重要的影响。
在本文中，我们将讨论计算机中数据信息的表示方法，包括数字表示和字符表示两个方面。
数字表示在计算机中，数字表示是将数字信息转化为二进制形式的过程。
计算机使用二进制系统来表示数字，这是因为计算机处理的基本单位是二进制位（bit），它只能表示0或1两个状态。
计算机采用二进制表示的好处在于信号传输更加稳定可靠，并且方便进行逻辑运算。
整数表示在计算机中，整数可以用不同的表示格式表示，常见的有原码、反码和补码。
原码是最直观的表示方式，简单地表示数值和符号位。
反码是在原码的基础上，将符号位不变，其余位按位取反得到的表示方式。
而补码是在反码的基础上加1得到的表示方式。
浮点数表示与整数表示不同，浮点数需要采用特定的表示格式，常见的有IEEE754标准。
浮点数由三个部分组成：符号位、阶码和尾数。
符号位表示正负号，阶码表示浮点数的指数部分，尾数表示浮点数的有效数字部分。
IEEE754标准定义了不同精度的浮点数表示方式，包括单精度浮点数和双精度浮点数。
字符表示在计算机中，字符的表示方式也是使用二进制进行编码。
最早的字符编码方式是ASCII码，它使用7位二进制数表示128个常用字符。
然而，随着计算机的发展，ASCII码的字符数已经无法满足各种语言和字符的需求。
为了解决这个问题，出现了Unicode字符编码标准。
Unicode标准使用更多的二进制位来表示字符，目前使用的是16位的Unicode编码。
然而，由于Unicode 编码包含了大量的字符，所以实际使用中，还会根据需要制定不同的字符集，如UTF-8、UTF-16和UTF-32等。
计算机中数据信息的表示是计算机科学中的基础知识之一。
数字表示和字符表示是两个重要的方面。
数字表示将数字信息转化为二进制形式，包括整数表示和浮点数表示。
计算机常用的编码
计算机常用的编码一、字符编码字符编码是用于将字符集（如英文字母、数字、标点符号等）转换为计算机可以理解的二进制数的一种方式。
以下是几种常见的字符编码：1.ASCII码：ASCII码是用于将字符集转换为二进制数的标准编码方式。
它包含了128个不同的字符，每个字符由7位二进制数表示。
2.Unicode：Unicode是一种国际化的字符编码标准，它包含了世界上几乎所有语言的字符。
每个Unicode字符由16位二进制数表示。
3.GB2312和GBK：GB2312是中国国家强制标准，包含了6000多个常用汉字和英文符号。
GBK是在GB2312基础上扩展的，包含了更多的汉字和符号。
4.UTF-8：UTF-8是一种可变长度的字符编码，它能够表示任何Unicode字符。
UTF-8编码的每个字符由1到4个字节表示，对于英文字母和数字，UTF-8编码与ASCII码相同。
二、数值编码数值编码是用于将数值转换为二进制数的一种方式。
以下是几种常见的数值编码：1.二进制：二进制是最简单的数值编码方式，只有0和1两种状态。
2.十进制：十进制是我们日常使用的数值编码方式，它有0到9共10个数字。
3.十六进制：十六进制是一种简化的数值编码方式，它有0到9和A到F共16个数字。
在计算机科学中，十六进制常用于表示二进制数的简写方式。
三、图像编码图像编码是将图像数据转换为二进制数的一种方式。
以下是几种常见的图像编码：1.JPEG：JPEG是一种常用的图像压缩标准，它采用有损压缩算法，能够在保证图像质量的前提下，大大减少图像数据的存储空间。
2.PNG：PNG是一种无损压缩的图像格式，它能够保留原始图像的所有信息，并且在压缩后不失真。
PNG广泛应用于网页设计、软件界面设计等领域。
3.GIF：GIF是一种基于LZW算法的压缩图像格式，它可以支持动态图像和透明背景。
GIF广泛应用于网页中的动画、图标等设计。
四、音频编码音频编码是将音频数据转换为二进制数的一种方式。
高中信息技术（Python）重难点2：字符编码
⾼中信息技术（Python）重难点2：字符编码本⽂章原⽂地址：，原⽂体验更佳字符编码在近两年⾼考中分别在20年1⽉、21年1⽉和21年6⽉选择题第4题出现，往往和⼀起出现。
较为重要。
⼀、编码概述编码(Encoding)是信息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。
计算机对信息进⾏存储、加⼯、传递等处理，实际上是对信息的载体——数据进⾏处理。
数据的表现形式可以是⽂本、图形、图像、声⾳、视频等，但不管是哪种形式的数据，最终存储在计算机中的都是经过⼀定规则编码后的⼆进制数字。
⼆、ASCII码ASCII(American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码)是⼀套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。
它由电报码发展⽽来，是现今最通⽤的单字节编码系统。
基本的ASCⅢ码共有128个，⽤1个字节中的低7位编码。
⼆进制范围为000000111111，即⼗六进制的00H~7FH。
基本的ASCⅢ码由33个控制字符、10个阿拉伯数字、26个英⽂⼤写字母、26个英⽂⼩写字母与些标点符号、运算符号组成。
，建议收藏。
常⽤的有空格为32(20H)，'0'为48(30H)，'A'为65(41H)，'a'为97(61H)，'A'与'a'相差32(20H)。
给定⼀个字符，想要获取其ASCII码怎么做呢？可以使⽤Python内置的ord函数，字符型->整型可以⽤ord函数。
对应题⽬为ord()函数ord函数以⼀个字符（长度为1的字符串）作为参数，返回对应的 ASCII 数值，或者 Unicode 数值TZOJ5885参考代码a=input()print(ord(a))若知道ASCII值，能转换为字符吗？可以使⽤Python内置的chr函数，整型->字符型可以⽤chr函数。
第二章 汉字信息在计算机内部的表示
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ASCII码字符标准中用7 ASCII码字符标准中用7位 码字符标准中用 二进制数定义了128个字符， 128个字符 二进制数定义了128个字符， 其中94个为图形字符， 94个为图形字符 其中94个为图形字符，32 个为控制字符， 个为控制字符，1个为空格 字符和一个Del Del键 字符和一个Del键。 ASCII的编码空间如图所示， ASCII的编码空间如图所示， 的编码空间如图所示 图中把7位二进制数分为高 图中把7位二进制数分为高 位作为列号， 3位作为列号，低4位作为 行号，并用十六进制表示， 行号，并用十六进制表示， 从而组成了一个ASCII编码 从而组成了一个ASCII编码 ASCII 空间。 空间。
7.代码页 代码页 不同国家的人使用着不同语言的操作系统。然而， 不同国家的人使用着不同语言的操作系统。然而，操 作系统厂商若要根据各个国家和地区使用不同语言文字的 人开发不同的操作系统，在成本、 人开发不同的操作系统，在成本、系统维护与升级等方面 的开销太大。为此，微软公司在开发MS DOS和 MS的开销太大。为此，微软公司在开发MS-DOS和Windows3.1 的各种产品时， 的各种产品时，进一步将依赖于各具体平台的各文种的字 符集加以整理，并对各个具体的代码页都赋予一个代号， 符集加以整理，并对各个具体的代码页都赋予一个代号， 称作“代码页ID ID”。 称作“代码页ID 。
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
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A
B
C
D
E
Fቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C0控制 字符区
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1、字符编码
2、Hale Waihona Puke 子编码“逢十进一”的记数方法
由学生说出
“逢二进一”的记数方法
如：（9）10=（1001）2
换算关系：1kb=1024b
1mb=1024kb
1gb=1024mb
1tb=1024gb
国际标准化：ASCII码
共128个
（1）汉字交换机码
（2）汉字机内码
（3）汉字字型码
课题
第四课字符编码——计算机中信息的表示
授课计划
1课时
授课形式
理论课
授课地点
微机室
授课教师
马许鸽
学
习
任
务
1、了解数值信息的不同进制表示方法；
2、了解数在计算机中的表示方法，会用“逢二进一”的记数法记数；
3、知道计算机中数据的单位之间的换算；
4、了解非数值信息在计算机中的表示方法。
学
习
活
动
1、教师通过学生熟练的十进制来帮助学生理解二进制，通过例题的数数方法来使学生学会怎样数二进制数；
2、教师介绍数据的单位及单位之间的换算关系；
3、学生自主学习非数值信息在计算机中如何表示。
知
识
与
技
能
一、数值信息的表示
1、十进制
2、时间的进制
3、二进制
十进制
二进制
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111
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1001
1010
二、计算机中数据的单位
位（bit），简称b,也称比特，是计算机存储数据的最小单位。
（4）汉字输入码
学
习
评
价
1、举例说明生活中都有哪些进制。
2、用“逢二进一”的记数法数一数，15的二进制数是多少？
3、生活中的编码是多种多样的，除了本课提到的编码，你再想出几种编码吗?
拓
展
知
识
邮政编码的故事