第1章數(shù)據(jù)的表示與編碼

1、第第1章章 數(shù)據(jù)的表示與編碼數(shù)據(jù)的表示與編碼 計算機科學(xué)概論2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼2n 理解數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)制的概念；理解數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)制的概念；n 掌握二進制、十進制及其他進制的計數(shù)方法，掌握不同進掌握二進制、十進制及其他進制的計數(shù)方法，掌握不同進制間的轉(zhuǎn)換方法；制間的轉(zhuǎn)換方法；n 掌握二進制整數(shù)和實數(shù)的表示方法掌握二進制整數(shù)和實數(shù)的表示方法n 掌握二進制原碼、反碼、補碼的表示方法；掌握二進制原碼、反碼、補碼的表示方法；n 掌握二進制數(shù)的算術(shù)運算；掌握二進制數(shù)的算術(shù)運算；n 了解英文字符、漢字字符等的編碼方式；了解英文字符、漢字字符等的編碼方式；n 了解不同數(shù)據(jù)類型如何以不同的

2、編碼方式存儲在計算機中了解不同數(shù)據(jù)類型如何以不同的編碼方式存儲在計算機中 教 學(xué) 目目 的的2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼31計算機中計算機中的數(shù)和數(shù)的數(shù)和數(shù)制制 2數(shù)值的表數(shù)值的表示與運算示與運算3非數(shù)值信非數(shù)值信息的編碼息的編碼教教 學(xué)學(xué) 內(nèi)內(nèi) 容容2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼4學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 重重 點點n 進位計數(shù)制和數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換進位計數(shù)制和數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換n 定點數(shù)和浮點數(shù)定點數(shù)和浮點數(shù)n 帶符號數(shù)的表示方法帶符號數(shù)的表示方法n 字符編碼字符編碼n 非字符信息的編碼非字符信息的編碼第一節(jié)第一節(jié) 計算機中的數(shù)和數(shù)制計算機中的數(shù)和數(shù)制2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表

3、示與編碼6 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：n 數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)n 進位計數(shù)制進位計數(shù)制n 進制之間的轉(zhuǎn)換進制之間的轉(zhuǎn)換 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼7問題n你所知道的計算機數(shù)據(jù)都有哪些？你所知道的計算機數(shù)據(jù)都有哪些？n計算機中的數(shù)據(jù)是如何表示的？計算機中的數(shù)據(jù)是如何表示的？n你覺得怎樣表示更合理？為什么？你覺得怎樣表示更合理？為什么？2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼8 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制 數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)n 設(shè)計計算機的最初目的是進行數(shù)值計算，計算機中首先表設(shè)計計算機的最初目的是進行數(shù)值計算，計算機中首先表示的數(shù)據(jù)就是各種數(shù)字。示的數(shù)據(jù)就是各種數(shù)字。n

4、隨著應(yīng)用的發(fā)展，現(xiàn)在計算機數(shù)據(jù)以不同的形式出現(xiàn)，如：隨著應(yīng)用的發(fā)展，現(xiàn)在計算機數(shù)據(jù)以不同的形式出現(xiàn)，如：數(shù)字、文字、圖像、聲音和視頻等。數(shù)字、文字、圖像、聲音和視頻等。n 在計算機內(nèi)部，所有這些數(shù)據(jù)形式還是以在計算機內(nèi)部，所有這些數(shù)據(jù)形式還是以的形式存儲的形式存儲和處理的。和處理的。n 數(shù)字系統(tǒng)基本概念包括：數(shù)字系統(tǒng)基本概念包括：數(shù)據(jù)、信息、媒體數(shù)據(jù)、信息、媒體 2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼9 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制n 數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)泛指對客觀事物的數(shù)量、屬性、位置及其相數(shù)據(jù)泛指對客觀事物的數(shù)量、屬性、位置及其相互關(guān)系的抽象表示，以適合于保存、傳遞和處理?；リP(guān)系的抽象表示，以適

5、合于保存、傳遞和處理。例如，水的溫度是例如，水的溫度是100，禮物的重量是，禮物的重量是100克，木克，木頭的長度是頭的長度是100米，大樓的高度時米，大樓的高度時100層。層。在這些表述中：在這些表述中：100;100克克;100米米;100層就是數(shù)據(jù)。層就是數(shù)據(jù)。2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼10n信息：信息：有一定含義的、有邏輯的、經(jīng)過加有一定含義的、有邏輯的、經(jīng)過加工處理的、對決策有價值的數(shù)據(jù)流。工處理的、對決策有價值的數(shù)據(jù)流。信息是具有時效性的。信息是具有時效性的。氣溫是氣溫是9土豆燉排骨土豆燉排骨5毛錢一份兒毛錢一份兒n計算機本質(zhì)上就是進行信息存儲與處理的計算機本質(zhì)上就

6、是進行信息存儲與處理的工具。工具。 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼11n信息處理信息處理通過數(shù)據(jù)的采集和輸入，有效地把數(shù)據(jù)組織通過數(shù)據(jù)的采集和輸入，有效地把數(shù)據(jù)組織到計算機中，由計算機系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)到計算機中，由計算機系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理加工，最后向人們提供有用的信息的的處理加工，最后向人們提供有用的信息的全過程。全過程。 信息加工：存儲、建庫、轉(zhuǎn)換、合并、分類、信息加工：存儲、建庫、轉(zhuǎn)換、合并、分類、計算、統(tǒng)計、匯總、傳送等計算、統(tǒng)計、匯總、傳送等 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼12 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制n計算機中

7、的數(shù)據(jù)計算機中的數(shù)據(jù)數(shù)值型數(shù)據(jù)：數(shù)值型數(shù)據(jù)：具有特定值的一類數(shù)據(jù)，可用具有特定值的一類數(shù)據(jù)，可用來表示數(shù)量的多少，可比較其大小。來表示數(shù)量的多少，可比較其大小。主要用于表示平時的數(shù)值，如整數(shù)、實數(shù)。主要用于表示平時的數(shù)值，如整數(shù)、實數(shù)。非數(shù)值型數(shù)據(jù)：非數(shù)值型數(shù)據(jù)：用于表示文字、圖像、聲音用于表示文字、圖像、聲音等，用于非數(shù)值計算類的應(yīng)用的數(shù)據(jù)。等，用于非數(shù)值計算類的應(yīng)用的數(shù)據(jù)。2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼13問題n現(xiàn)代計算機采用二進制來表示數(shù)據(jù)現(xiàn)代計算機采用二進制來表示數(shù)據(jù)n為什么？為什么？2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼14計算機內(nèi)部采用的二進制表示方式的原因 p 二

8、進制只有兩個數(shù)碼二進制只有兩個數(shù)碼“0”和和“1”，易于用物理器件表示。，易于用物理器件表示。p兩種物理狀態(tài)易于區(qū)別，并且數(shù)的存儲、傳送和處理可靠性高。兩種物理狀態(tài)易于區(qū)別，并且數(shù)的存儲、傳送和處理可靠性高。p 運算規(guī)則簡單，操作實現(xiàn)容易運算規(guī)則簡單，操作實現(xiàn)容易p 二進制加、減、乘、除，可以歸結(jié)為加、減、移位三種操作。二進制加、減、乘、除，可以歸結(jié)為加、減、移位三種操作。p 理論和實踐證明，采用理論和實踐證明，采用R= e =2.71828進制時，存儲設(shè)備最省，進制時，存儲設(shè)備最省，取取3比取比取2更節(jié)省設(shè)備，但二進制比三進制易于表示。更節(jié)省設(shè)備，但二進制比三進制易于表示。 p 二進制中的二

9、進制中的“1”和和“0”與邏輯命題中的與邏輯命題中的“真真”、“假假”相對應(yīng)，相對應(yīng)，為計算機實現(xiàn)邏輯運算和程序中的邏輯判斷創(chuàng)造了良好條件。為計算機實現(xiàn)邏輯運算和程序中的邏輯判斷創(chuàng)造了良好條件。 為了書寫方便，在用戶層面上，計算機也采用八進制和十六進為了書寫方便，在用戶層面上，計算機也采用八進制和十六進制表示方式，進制的表示和進制之間的轉(zhuǎn)換統(tǒng)稱為制表示方式，進制的表示和進制之間的轉(zhuǎn)換統(tǒng)稱為進位計數(shù)制。進位計數(shù)制。 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼15進位計數(shù)制的主要內(nèi)容n 進位基數(shù)和位的權(quán)數(shù)進位基數(shù)和位的權(quán)數(shù)n 二進制、八進制、十六進制數(shù)制二進制、八進制、十六進

10、制數(shù)制n 數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼16n 基數(shù)：計數(shù)制中用到的數(shù)碼的個數(shù)，用基數(shù)：計數(shù)制中用到的數(shù)碼的個數(shù)，用R表示。表示。n 位權(quán)：以基數(shù)為底的指數(shù)，指數(shù)的冪是數(shù)位的序位權(quán)：以基數(shù)為底的指數(shù)，指數(shù)的冪是數(shù)位的序號。號。n 對一個數(shù)對一個數(shù)S，其基數(shù)為，其基數(shù)為R，則：，則：1 -n-miiim-m-1 -1 -00112-n2-n1 -n1 -nm-2-1 -0122-n1 -nRK )RKRKRKRKRKRK( )KK.KKKKK(K)(RS 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制1 進位基數(shù)和位的權(quán)數(shù)進位基數(shù)和位的權(quán)數(shù)2022

11、-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼17進位制進位制二進制二進制八進制八進制十進制十進制十六進制十六進制規(guī)則規(guī)則逢二進一逢二進一逢八進一逢八進一逢十進一逢十進一逢十六進一逢十六進一基數(shù)基數(shù)R=2R=8R=10R=16基本符號基本符號0,10,1,2,70,1,2,90,1,.,9,A,.,F權(quán)權(quán)2i8i10i16i形式表示形式表示BODH2 計算機常用的各種進制數(shù)的表示計算機常用的各種進制數(shù)的表示 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼18（1 1）二、八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)）二、八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)（2 2）十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二、八、十六進制數(shù)）十進制數(shù)轉(zhuǎn)換

12、為二、八、十六進制數(shù) 十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制 十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制 十進制數(shù)十六進制數(shù)十進制數(shù)十六進制數(shù)（3 3）二進制數(shù)和八進制數(shù)、十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換）二進制數(shù)和八進制數(shù)、十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換 二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八、十六進制數(shù)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八、十六進制數(shù) 八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù) 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制3 數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼191 - n-miiim-m-1 -1 -00112 - n2 - n1 - n1 - nm-2 -1 -0122 - n1 - nRK )RKRKR

13、KRKRKRK( )KK.KKKKK(K)(RS 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制（1）二、八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)）二、八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)轉(zhuǎn)換規(guī)則：轉(zhuǎn)換規(guī)則：2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼20 例例1-1 將將(10010.11)2轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù) 解：解： (10010.11) 2 =124+023+022+121+020+12-1+12-2 =(18.75)10 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制舉例：舉例：2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼21例例1-2 將將(548.6)8轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù) 解：解： (548.6)8 =582+481+880+68

14、-1 =(360.75)10例例1-3 將將(C6E.A2)16轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù) 解：解： (C6E.A2)16 =12162+6161+14160+1016-1+216-2 =(3182.6328125)10 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼22n 任一十進制數(shù)任一十進制數(shù)X，可以表示為，可以表示為X=X整數(shù)整數(shù)+X小數(shù)小數(shù)。將這兩部分分開轉(zhuǎn)換。將這兩部分分開轉(zhuǎn)換n 整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：采用采用“除除2求余法求余法”，轉(zhuǎn)換方法為：將，轉(zhuǎn)換方法為：將X整數(shù)整數(shù)連續(xù)用連續(xù)用2除，求得余數(shù)（除，求得余數(shù)（1或或0）分別為）分別為K0、K1、K

15、2、，直到商為，直到商為0，所有余，所有余數(shù)排列數(shù)排列Kn-1Kn-2K2K1K0 即為所轉(zhuǎn)換的二進制整數(shù)部分。即為所轉(zhuǎn)換的二進制整數(shù)部分。n 小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：采用采用“乘乘2取整法取整法”。轉(zhuǎn)換方法為：連續(xù)用。轉(zhuǎn)換方法為：連續(xù)用2乘乘X小數(shù)小數(shù)，依次求得各整數(shù)位（依次求得各整數(shù)位（0或或1）K-1、K-2、K-m，直到乘積的小數(shù)部，直到乘積的小數(shù)部分為分為0。在小數(shù)轉(zhuǎn)換過程中，出現(xiàn)。在小數(shù)轉(zhuǎn)換過程中，出現(xiàn)Fi恒不為恒不為0時，可按精度要求確定二時，可按精度要求確定二進制小數(shù)的位數(shù)。進制小數(shù)的位數(shù)。 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制（2）十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二、八、十六進制數(shù)）十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二

16、、八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換規(guī)則：轉(zhuǎn)換規(guī)則：2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼23十進制轉(zhuǎn)換為二進制舉例：十進制轉(zhuǎn)換為二進制舉例： 例例1-4 求求(65)10的二進制表示的二進制表示 解：解： 除以除以2 商商Qi 余數(shù)余數(shù)Ki 65/2 32 K0=1 32/2 16 K1=0 16/2 8 K2=0 8/2 4 K3=0 4/2 2 K4=0 2/2 1 K5=0 1/2 0 K6=1 (65)10=(1000001)2 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼24例例1-5 求求(0.6875)10的二進制值的二進制值解：解： 乘以乘以2小數(shù)小數(shù)Fi整數(shù)整數(shù)Ki

17、 0.687520.3750K-1=1 0.375020.7500K-2=0 0.750020.5000K-3=1 0.500020.0000K-4=1 (0.6875)10=(0.1011)2 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼25n 將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)、十六進制數(shù)時，使用的方法將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)、十六進制數(shù)時，使用的方法與十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法基本相同，只是求整數(shù)與十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法基本相同，只是求整數(shù)部分時是用商除以部分時是用商除以8或或16，取其余數(shù)；小數(shù)部分改用乘以，取其余數(shù)；小數(shù)部分改用乘以8或或16，取其整數(shù)即可。，取其整

18、數(shù)即可。 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制（2）十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二、八、十六進制數(shù)）十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二、八、十六進制數(shù)2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼26轉(zhuǎn)換規(guī)則：轉(zhuǎn)換規(guī)則：n 二進制數(shù)表示為（二進制數(shù)表示為（N整數(shù)整數(shù)+N小數(shù)小數(shù)），例如，），例如，(11001.01)2n 整數(shù)部分：從右向左按三整數(shù)部分：從右向左按三(四四)位分組，不足補零，然后按三位分組，不足補零，然后按三(四四)位轉(zhuǎn)換為相應(yīng)進制數(shù)。位轉(zhuǎn)換為相應(yīng)進制數(shù)。n 小數(shù)部分：從左向右按三小數(shù)部分：從左向右按三(四四)位分組，不足補零，然后按三位分組，不足補零，然后按三(四四)位轉(zhuǎn)換為相應(yīng)進制數(shù)。位轉(zhuǎn)換為相應(yīng)進制數(shù)。（3）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換

19、為八、十六進制數(shù)）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八、十六進制數(shù) 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼27 二進制轉(zhuǎn)換為八進制舉例：二進制轉(zhuǎn)換為八進制舉例： 例例1-6 二進制數(shù)二進制數(shù) （10011001011.10110101）2 (010 011 001 011.101 101 010) 2 2 3 1 3 5 5 2 二進制轉(zhuǎn)換為十六進制舉例：二進制轉(zhuǎn)換為十六進制舉例： 例例1-7 二進制數(shù)二進制數(shù) （1001011.110101）2 (0100 1011.1101 0100) 2 4 B D 5 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制= (2313.552) 8= (4B.D5) 1620

20、22-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼28（4）八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)）八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)轉(zhuǎn)換規(guī)則：轉(zhuǎn)換規(guī)則：n 從右向左按一位八進制數(shù)轉(zhuǎn)換為三位二進制數(shù)從右向左按一位八進制數(shù)轉(zhuǎn)換為三位二進制數(shù)n 從右向左按一位十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為四位二進制數(shù)從右向左按一位十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為四位二進制數(shù) 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼29舉例：舉例：n 例例1-8 八進制數(shù)八進制數(shù)(1365.24)8 轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù) (1365.24)8 = (001 011 110 101. 010 100)2 = (1011110101.0101)2 n 例例1-

21、9 十六進制數(shù)十六進制數(shù)(FB4.5C)16 轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù) (FB4.5C)16 = (1111 1011 0100. 0101 1100) 2 = (111110110100.010111) 2 1 計算機中的數(shù)和數(shù)制第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)值的表示與運算數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼31問題n都是二進制的數(shù)字，我們平時使用的數(shù)字都是二進制的數(shù)字，我們平時使用的數(shù)字在計算機里面，如何表示呢？在計算機里面，如何表示呢？n小數(shù)點該怎么處理呢？小數(shù)點該怎么處理呢？n正、負(fù)號該怎么處理呢？正、負(fù)號該怎么處理呢？2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼32 主要內(nèi)

22、容：主要內(nèi)容：n計算機中數(shù)值表示方法計算機中數(shù)值表示方法n整數(shù)的表示整數(shù)的表示n實數(shù)的表示實數(shù)的表示n位的算術(shù)運算位的算術(shù)運算 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼33 2 數(shù)值的表示與運算n計算機中存儲相關(guān)概念計算機中存儲相關(guān)概念存儲單元存儲單元X位機位機位位字節(jié)字節(jié)字字2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼34（1）計算機中數(shù)據(jù)的表示方法）計算機中數(shù)據(jù)的表示方法n定點表示法定點表示法n 小數(shù)點固定在最高位之前，則該數(shù)是一個純小數(shù)或定點小小數(shù)點固定在最高位之前，則該數(shù)是一個純小數(shù)或定點小數(shù)。數(shù)。例如例如 N=0.11010101n 把小數(shù)點定在尾數(shù)最末位之后，表

23、示一個純整數(shù)把小數(shù)點定在尾數(shù)最末位之后，表示一個純整數(shù)(定點整定點整數(shù)數(shù))。 例如例如 N=01011010 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼35n科學(xué)計數(shù)法科學(xué)計數(shù)法n任何一個二進制數(shù)任何一個二進制數(shù)N都可以表示為都可以表示為N=S2E其中：其中：E是一個二進制整數(shù)，稱為數(shù)是一個二進制整數(shù)，稱為數(shù)N的階碼（指數(shù)），的階碼（指數(shù)），2為階碼（指數(shù)）的基數(shù)；為階碼（指數(shù)）的基數(shù)；S是二進制小數(shù)，稱為數(shù)是二進制小數(shù)，稱為數(shù)N的尾數(shù)。的尾數(shù)。E和和S可正可負(fù)?？烧韶?fù)。n尾數(shù)尾數(shù)S表示數(shù)表示數(shù)N的全部有效數(shù)據(jù)，階碼的全部有效數(shù)據(jù)，階碼E指明指明該數(shù)的小數(shù)點位置，表示數(shù)據(jù)

24、的大小范圍。該數(shù)的小數(shù)點位置，表示數(shù)據(jù)的大小范圍。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼36定點表示法與浮點表示法的比較：定點表示法與浮點表示法的比較：n 表示的數(shù)據(jù)范圍不同（假設(shè)字長為位）表示的數(shù)據(jù)范圍不同（假設(shè)字長為位）定點表示法，定點表示法，8 8位小數(shù)，能表示的數(shù)據(jù)絕對值范圍：位小數(shù)，能表示的數(shù)據(jù)絕對值范圍：0.00000010.1111111 （2-71-2-7）浮點表示法，浮點表示法，2 2位階碼，位階碼，1 1位階符，位階符，4 4位尾數(shù)，位尾數(shù)，1 1位尾符表示的絕對值范圍：位尾符表示的絕對值范圍：0.00012-11 0.1111211n 運算規(guī)則的

25、復(fù)雜性不同運算規(guī)則的復(fù)雜性不同定點數(shù)：定點數(shù)：較簡單；較簡單；浮點數(shù)：浮點數(shù)：較復(fù)雜。較復(fù)雜。n 精度不同：精度不同：規(guī)格化浮點數(shù)的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于定點數(shù)。規(guī)格化浮點數(shù)的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于定點數(shù)。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼372.4 帶符號數(shù)的表示 數(shù)據(jù)的表示方法：數(shù)據(jù)的表示方法：n 數(shù)的表示方法，是它們在計算機中的組成格式和編碼規(guī)則。數(shù)的表示方法，是它們在計算機中的組成格式和編碼規(guī)則。n 當(dāng)一個數(shù)送入計算機進行運算處理時，首先將其轉(zhuǎn)換為二當(dāng)一個數(shù)送入計算機進行運算處理時，首先將其轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)，同時還要解決以下幾個問題：進制數(shù)，同時還要解決以下幾個問題： 1怎樣表

26、示數(shù)的符號怎樣表示數(shù)的符號 2怎樣確定小數(shù)點的位置（怎樣確定小數(shù)點的位置（對于整數(shù)則不需要對于整數(shù)則不需要）2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼382.4 帶符號數(shù)的表示 n 真值與機器數(shù)：真值與機器數(shù)：真值：真值： 不帶符號的數(shù)是數(shù)的不帶符號的數(shù)是數(shù)的絕對值絕對值，在絕對值前加上表示正負(fù)的符號就成了，在絕對值前加上表示正負(fù)的符號就成了符符號數(shù)號數(shù)。 直接用正號直接用正號“+”和負(fù)號和負(fù)號“-”來表示其正負(fù)的二進制數(shù)叫做符號數(shù)的來表示其正負(fù)的二進制數(shù)叫做符號數(shù)的真值真值。 機器數(shù)：機器數(shù)： 由于計算機只能直接識別和處理用由于計算機只能直接識別和處理用0,1兩種狀態(tài)表示的二進制形式的數(shù)據(jù)兩

27、種狀態(tài)表示的二進制形式的數(shù)據(jù),所以在計算機中無法按人門日常的書寫習(xí)慣用正負(fù)號加絕對值來表示數(shù)所以在計算機中無法按人門日常的書寫習(xí)慣用正負(fù)號加絕對值來表示數(shù)值。值。 而與數(shù)字一樣而與數(shù)字一樣,需要用二進制代碼需要用二進制代碼 0 和和 1 來表示正負(fù)號來表示正負(fù)號.正號正號(0)、負(fù)號、負(fù)號(1) 在計算機中表示帶符號的數(shù)值數(shù)據(jù)時在計算機中表示帶符號的數(shù)值數(shù)據(jù)時,數(shù)符和數(shù)據(jù)均采用數(shù)符和數(shù)據(jù)均采用0,1進行編碼進行編碼. 這種采用二進制表示形式的連同數(shù)符一起代碼化了的數(shù)據(jù)這種采用二進制表示形式的連同數(shù)符一起代碼化了的數(shù)據(jù),在在 計算機中統(tǒng)計算機中統(tǒng)稱為稱為機器數(shù)機器數(shù)2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)

28、的表示與編碼39（2）整數(shù)的表示）整數(shù)的表示 整數(shù)是沒有小數(shù)部分的整型數(shù)字整數(shù)是沒有小數(shù)部分的整型數(shù)字 例如：例如：123123、4 4、-56-56、0 0等都是整數(shù)，而等都是整數(shù)，而1.341.34則不是整數(shù)。則不是整數(shù)。 計算機中整數(shù)的分類：計算機中整數(shù)的分類： 無符號整數(shù)：無符號整數(shù)：不區(qū)分正負(fù)的正整數(shù)。不區(qū)分正負(fù)的正整數(shù)。有符號整數(shù)：有符號整數(shù)：最高位表示正負(fù)的整數(shù)。最高位表示正負(fù)的整數(shù)。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼40整數(shù)的原碼、反碼和補碼整數(shù)的原碼、反碼和補碼n 原碼：原碼：所謂原碼是用一個數(shù)的最高位存放符號所謂原碼是用一個數(shù)的最高位存放符號(

29、0為正為正,1為為 負(fù)負(fù))，后續(xù)的其他位與數(shù)的真值相同的數(shù)據(jù)表示方法。，后續(xù)的其他位與數(shù)的真值相同的數(shù)據(jù)表示方法。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼41整數(shù)的原碼表示：整數(shù)的原碼表示：n 規(guī)則：規(guī)則：機器數(shù)的最高一位表示符號，機器數(shù)的最高一位表示符號，“0”表示正號；表示正號；“1”表示負(fù)號，后面各位用數(shù)的絕對值表示。表示負(fù)號，后面各位用數(shù)的絕對值表示。n n 例例1-10：求：求X=1101和和Y=-1101的原碼的原碼解：解：X=1101時，時， X原原 = 01101Y=-1101時，時， Y原原 = 11101 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章

30、 數(shù)據(jù)的表示與編碼42n 反碼：反碼：正數(shù)的反碼表示與原碼相同，即最高符號位用正數(shù)的反碼表示與原碼相同，即最高符號位用0表示表示正，其余位為數(shù)值位。正，其余位為數(shù)值位。負(fù)數(shù)的反碼表示法是用最高位存放符號，并將原碼負(fù)數(shù)的反碼表示法是用最高位存放符號，并將原碼的其余各位逐位取反。的其余各位逐位取反。反碼的取值空間和原碼相同且一一對應(yīng)。反碼的取值空間和原碼相同且一一對應(yīng)。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼43例例1-12 X=1011 ， 則則X反反=01011 Y=-1011，則，則Y反反= 10100整數(shù)的反碼整數(shù)的反碼 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章

31、 數(shù)據(jù)的表示與編碼44n補碼：補碼：正數(shù)的補碼表示與原碼相同，即最高符號位正數(shù)的補碼表示與原碼相同，即最高符號位用用0表示正，其余位為數(shù)值位。表示正，其余位為數(shù)值位。而負(fù)數(shù)的補碼則為它的反碼、并在最低有效而負(fù)數(shù)的補碼則為它的反碼、并在最低有效位加位加1所形成。所形成。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼45例例1-11：求：求X=1101和和Y=-1101的補碼的補碼 解：解：X=1101時，時， X原原 = 01101 X補補 = 01101 Y=-1101時，時， Y原原 = 11101 Y反反 = 10010 Y補補 = 10011n 注：我們在使用程序設(shè)計語

32、言設(shè)計程序中使用的是數(shù)據(jù)的注：我們在使用程序設(shè)計語言設(shè)計程序中使用的是數(shù)據(jù)的原碼，而數(shù)據(jù)在計算機中是以補碼的形式存在的。原碼，而數(shù)據(jù)在計算機中是以補碼的形式存在的。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼46n三種編碼的比較：三種編碼的比較：1、 三種編碼的最高位都是符號位。三種編碼的最高位都是符號位。2、 當(dāng)真值為正時，三種編碼的符號位都用當(dāng)真值為正時，三種編碼的符號位都用0表示，表示，數(shù)值部分與真值相同。數(shù)值部分與真值相同。 即它們的表示方法是相同即它們的表示方法是相同的。的。3、 當(dāng)真值為負(fù)時，三種編碼的符號位都用當(dāng)真值為負(fù)時，三種編碼的符號位都用1表示，表示，但

33、數(shù)值部分的表示各不相同：但數(shù)值部分的表示各不相同：p原碼是原碼是“絕對值絕對值”；p反碼是原碼的反碼是原碼的“每位求反每位求反”；p補碼是原碼的補碼是原碼的 “求反末位加求反末位加1”。4、 它們所能表示的數(shù)據(jù)范圍基本一樣。它們所能表示的數(shù)據(jù)范圍基本一樣。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼47n溢出溢出n 因為存儲空間大?。创鎯卧奈坏臄?shù)量）的限制，可以因為存儲空間大?。创鎯卧奈坏臄?shù)量）的限制，可以表達的整數(shù)范圍是有限的，當(dāng)要表達的數(shù)超出計算機表達的表達的整數(shù)范圍是有限的，當(dāng)要表達的數(shù)超出計算機表達的范圍，就會得到錯誤的結(jié)果，我們稱這種情況為范圍，就會得

34、到錯誤的結(jié)果，我們稱這種情況為溢出溢出。n 舉例：舉例：假設(shè)在假設(shè)在4bit存儲單元中，我們可以存儲的無符號整數(shù)僅存儲單元中，我們可以存儲的無符號整數(shù)僅為為0到到24-1之間之間 ，若要存儲，若要存儲18(10010)2這個數(shù)，則計算機只保這個數(shù)，則計算機只保留右邊四位留右邊四位(0010)2=2，產(chǎn)生錯誤結(jié)果，發(fā)生溢出。，產(chǎn)生錯誤結(jié)果，發(fā)生溢出。 n 在現(xiàn)代計算機中，都有對溢出的保護設(shè)置，當(dāng)發(fā)生溢出時，在現(xiàn)代計算機中，都有對溢出的保護設(shè)置，當(dāng)發(fā)生溢出時，機器將自動停止當(dāng)前運算，并報警。機器將自動停止當(dāng)前運算，并報警。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼48（3）實

35、數(shù)的表示）實數(shù)的表示實數(shù)是帶有整數(shù)部分和小數(shù)部分的數(shù)字實數(shù)是帶有整數(shù)部分和小數(shù)部分的數(shù)字 例如：例如：1.23、3.4、0.56等都是實數(shù)。等都是實數(shù)。實數(shù)小數(shù)點位置不固定，所以稱實數(shù)小數(shù)點位置不固定，所以稱浮點數(shù)浮點數(shù)。它是既有整數(shù)又有小數(shù)的數(shù)，純小數(shù)可以看作實數(shù)的特例。它是既有整數(shù)又有小數(shù)的數(shù)，純小數(shù)可以看作實數(shù)的特例。在計算機中采用在計算機中采用浮點表示法浮點表示法來表示實數(shù)來表示實數(shù) 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼49（3）實數(shù)的表示（）實數(shù)的表示（IEEE 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 754 ）n 實數(shù)的格式n 為了使表示法的為了使表示法的統(tǒng)一，科學(xué)計數(shù)法（用于十進制）

36、統(tǒng)一，科學(xué)計數(shù)法（用于十進制）和浮點表示法（用于二進制）都在小數(shù)點左邊使用了唯一和浮點表示法（用于二進制）都在小數(shù)點左邊使用了唯一的非零數(shù)碼。這稱為的非零數(shù)碼。這稱為規(guī)范化規(guī)范化。 n 計算機表示實數(shù)時，只存儲實數(shù)的三部分信息：計算機表示實數(shù)時，只存儲實數(shù)的三部分信息：符號，指數(shù)，和尾數(shù)（小數(shù)點右邊的位）符號，指數(shù)，和尾數(shù)（小數(shù)點右邊的位）n 小數(shù)點和定點部分左邊的位小數(shù)點和定點部分左邊的位1并沒有存儲并沒有存儲他們是隱含的。他們是隱含的。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼50（3）實數(shù)的表示）實數(shù)的表示n 例如，一個實數(shù)例如，一個實數(shù) 1000111.0101規(guī)

37、范化后變成為：規(guī)范化后變成為： 26 1.0001110101 ， 在計算機中表示為：在計算機中表示為： + 26 1.0001110101 + 6 0001110101 符號符號 指數(shù)指數(shù) 尾數(shù)尾數(shù)n 符號符號一個數(shù)的符號可以用一個二進制位來存儲（一個數(shù)的符號可以用一個二進制位來存儲（0或者或者1）。）。 指數(shù)指數(shù)指數(shù)（指數(shù)（2的冪）定義為小數(shù)點移動的位數(shù)。其可以為正也可以為的冪）定義為小數(shù)點移動的位數(shù)。其可以為正也可以為負(fù)。存儲指數(shù)位負(fù)。存儲指數(shù)位 -余碼表示法余碼表示法。 尾數(shù)尾數(shù)尾數(shù)是指小數(shù)點右邊的二進制數(shù)。它定義了該數(shù)的精度。尾數(shù)是尾數(shù)是指小數(shù)點右邊的二進制數(shù)。它定義了該數(shù)的精度。尾

38、數(shù)是作為無符號整數(shù)存儲的。作為無符號整數(shù)存儲的。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼51（3）實數(shù)的表示）實數(shù)的表示n 余碼系統(tǒng)為了讓正的和負(fù)的整數(shù)都可以作為無符號數(shù)存儲，計算機通常采為了讓正的和負(fù)的整數(shù)都可以作為無符號數(shù)存儲，計算機通常采用用余碼系統(tǒng)余碼系統(tǒng)。在余碼系統(tǒng)中，使用一個正整數(shù)（稱為在余碼系統(tǒng)中，使用一個正整數(shù)（稱為偏移量偏移量）加到每個數(shù)字中，）加到每個數(shù)字中，用于把他們同一移到非負(fù)的一邊。用于把他們同一移到非負(fù)的一邊。偏移量的值是偏移量的值是2m-1-1，m是內(nèi)存單元存儲指數(shù)的大小。是內(nèi)存單元存儲指數(shù)的大小。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第

39、一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼52（3）實數(shù)的表示（舉例）實數(shù)的表示（舉例）n 假如一個字節(jié)存儲的實數(shù)是假如一個字節(jié)存儲的實數(shù)是01011011。利用前面的知識分析：。利用前面的知識分析： 符號位符號位0 指數(shù)指數(shù)101 尾數(shù)尾數(shù)1011 在尾數(shù)的左邊放置一個小數(shù)點，于是得到：在尾數(shù)的左邊放置一個小數(shù)點，于是得到： 11011 求解指數(shù)部分（求解指數(shù)部分（101）的內(nèi)容）的內(nèi)容 ，使用余，使用余3碼，用其表示的值減去偏移量碼，用其表示的值減去偏移量3即，即， (101)2-3=5-3=2， 指數(shù)表示為正數(shù)指數(shù)表示為正數(shù)2。 將上面所得結(jié)果的小數(shù)點向右移動將上面所得結(jié)果的小數(shù)點向右移動2位。（負(fù)指數(shù)域就

40、意味著向左移動小位。（負(fù)指數(shù)域就意味著向左移動小數(shù)數(shù) 點。）因此，我們可以得到：點。）因此，我們可以得到： 11011 這就是這就是6.75的二進制表示。的二進制表示。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼53（4）位的算術(shù)運算）位的算術(shù)運算 1. 整數(shù)的算術(shù)運算整數(shù)的算術(shù)運算整數(shù)算術(shù)運算：整數(shù)算術(shù)運算：加、減、乘、除；加、減、乘、除；運算方法：運算方法：以補碼的形式進行運算以補碼的形式進行運算 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼54 整數(shù)的算術(shù)運算（舉例）整數(shù)的算術(shù)運算（舉例）n 例例 1 13：用二進制補碼表示方法計算：用二進制補碼表示

41、方法計算19加加24。 解：解： （19）（）（24）=（43） 這些數(shù)字在這些數(shù)字在8位存儲單元中用二進制補碼分別表示為位存儲單元中用二進制補碼分別表示為00010011和和00011000。 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 進位進位 1 結(jié)果結(jié)果 0 0 1 0 1 0 1 1 (00101011)2=(+43)10 減法運算可以看作與負(fù)數(shù)的加法運算，過程大致類似減法運算可以看作與負(fù)數(shù)的加法運算，過程大致類似。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼55（4）位的算術(shù)運算）位的算術(shù)運算 2. 實數(shù)的算術(shù)運算實數(shù)的算術(shù)運算n實數(shù)（浮點數(shù)

42、）算術(shù)運算包括：實數(shù)（浮點數(shù)）算術(shù)運算包括：加、減、乘、除在內(nèi)的加、減、乘、除在內(nèi)的因為乘法和除法是加法和減法的多次重復(fù)運因為乘法和除法是加法和減法的多次重復(fù)運算算 ，只介紹加法和減法。，只介紹加法和減法。 2 數(shù)值的表示與運算2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼56（4）位的算術(shù)運算）位的算術(shù)運算 2. 實數(shù)的算術(shù)運算實數(shù)的算術(shù)運算（加減法）步驟（加減法）步驟n 檢驗符號檢驗符號如果符號相同，相加其值，結(jié)果符號與他們相同。如果符號相同，相加其值，結(jié)果符號與他們相同。如果符號不同，比較絕對值，絕對值大的減去小的，如果符號不同，比較絕對值，絕對值大的減去小的，結(jié)果符號取絕對值大的一方。結(jié)果

43、符號取絕對值大的一方。n 移動小數(shù)點移動小數(shù)點，使兩者階數(shù)相同。，使兩者階數(shù)相同。即當(dāng)階數(shù)不同時，數(shù)值小的一方將小數(shù)點左移，但即當(dāng)階數(shù)不同時，數(shù)值小的一方將小數(shù)點左移，但要使值不變。要使值不變。n 將變換后的數(shù)值進行加減運算將變換后的數(shù)值進行加減運算（包括整數(shù)和小數(shù)部（包括整數(shù)和小數(shù)部分）。分）。 2 數(shù)值的表示與運算第三節(jié)第三節(jié) 非數(shù)值信息的編碼非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼58 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：n字符的編碼字符的編碼ASCII碼碼n漢字的編碼漢字的編碼nUnicode碼碼n靜態(tài)圖像的編碼靜態(tài)圖像的編碼n動態(tài)數(shù)據(jù)的編碼動態(tài)數(shù)據(jù)的編碼 3 非數(shù)值信息的編碼202

44、2-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼59n 隨著現(xiàn)代計算機運用的深入隨著現(xiàn)代計算機運用的深入計算機不僅僅進行科學(xué)計算計算機不僅僅進行科學(xué)計算實際上更大量的工作是用于處理人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪凶畛Ｊ箤嶋H上更大量的工作是用于處理人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪凶畛Ｊ褂玫男畔⑿问?，也就是所謂的非數(shù)值型數(shù)據(jù)用的信息形式，也就是所謂的非數(shù)值型數(shù)據(jù)包括語言文字、邏輯語言、視頻圖像等非數(shù)值信息。包括語言文字、邏輯語言、視頻圖像等非數(shù)值信息。需要為計算機找到一種合適的方法來表達這些信息。需要為計算機找到一種合適的方法來表達這些信息。n 計算機中使用了不同的計算機中使用了不同的編碼編碼來表示和存儲數(shù)字、文字符號、來表示和存儲

45、數(shù)字、文字符號、聲音、圖片和圖像（視頻）信息。聲音、圖片和圖像（視頻）信息。n 編碼（或代碼）編碼（或代碼）通常指一種在人和機器之間進行信息轉(zhuǎn)換通常指一種在人和機器之間進行信息轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)（體系）。的系統(tǒng)（體系）。編碼是在實踐中逐步創(chuàng)造的一種用較少的符號來表達較復(fù)雜信編碼是在實踐中逐步創(chuàng)造的一種用較少的符號來表達較復(fù)雜信息的方法。息的方法。 3 非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼60（1） 字符與字符編碼字符與字符編碼 n 字符是非數(shù)值型數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)字符是非數(shù)值型數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)字符與字符串?dāng)?shù)據(jù)是計算機中用得最多的非數(shù)值字符與字符串?dāng)?shù)據(jù)是計算機中用得最多的非數(shù)值型數(shù)據(jù)。型數(shù)據(jù)。人

46、們需要利用字符與字符串編寫程序、表示文字人們需要利用字符與字符串編寫程序、表示文字及各類信息，以便與計算機進行交流。及各類信息，以便與計算機進行交流。n 為了使計算機硬件能夠識別和處理字符，必須對為了使計算機硬件能夠識別和處理字符，必須對字符按一定規(guī)則用二進制進行編碼，使得系統(tǒng)里字符按一定規(guī)則用二進制進行編碼，使得系統(tǒng)里的每一個字母有唯一的編碼。的每一個字母有唯一的編碼。文本中還存在數(shù)字和標(biāo)點符號。文本中還存在數(shù)字和標(biāo)點符號。 3 非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼61nASCII碼碼n “美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼”(American Standard

47、Code for Information Interchange)，簡稱，簡稱ASCII碼。碼。其包含其包含7位二進制編碼位二進制編碼，可表示，可表示27=128個個字符。字符。ASCII碼表中：碼表中：編碼值編碼值031不對應(yīng)任何可印刷（或稱有字形）字符，通常稱不對應(yīng)任何可印刷（或稱有字形）字符，通常稱它們?yōu)榭刂谱址?，用于通信中的通信控制或?qū)τ嬎銠C設(shè)備的功它們?yōu)榭刂谱址糜谕ㄐ胖械耐ㄐ趴刂苹驅(qū)τ嬎銠C設(shè)備的功能控制。能控制。編碼值為編碼值為32的是空格（或間隔）字符的是空格（或間隔）字符SP。編碼值為編碼值為127的是刪除控制的是刪除控制DEL碼。碼。其余的其余的94個字符稱為可印刷字符。個

48、字符稱為可印刷字符。 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼表如圖所示碼表如圖所示（標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼表）碼表） 3 非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼62（2）漢字編碼）漢字編碼n 漢字也是字符，與西文字符比較，漢字也是字符，與西文字符比較，漢字?jǐn)?shù)量大，字形復(fù)雜，同音字多漢字?jǐn)?shù)量大，字形復(fù)雜，同音字多給漢字在計算機內(nèi)部的存儲、傳輸、交換、輸入、輸出等帶給漢字在計算機內(nèi)部的存儲、傳輸、交換、輸入、輸出等帶來了一系列的問題。來了一系列的問題。n 為了能直接使用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤輸入漢字，還必須為漢字設(shè)為了能直接使用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤輸入漢字，還必須為漢字設(shè)計相應(yīng)的計相應(yīng)的輸入編碼輸入編碼，以適應(yīng)計

49、算機處理漢字的需要。，以適應(yīng)計算機處理漢字的需要。n 漢字編碼的特點：漢字編碼的特點： （1）漢字是一種象形文字，據(jù)統(tǒng)計，從甲骨文至今約有六）漢字是一種象形文字，據(jù)統(tǒng)計，從甲骨文至今約有六萬左右的漢字。目前常見的漢字有約七千個。萬左右的漢字。目前常見的漢字有約七千個。 （2）漢字字形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，筆劃繁多。）漢字字形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，筆劃繁多。 （3）漢字同音字多，多音字多。）漢字同音字多，多音字多。 （4）涉及多種編碼。）涉及多種編碼。 3 非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼63 漢字信息所涉及的編碼：漢字信息所涉及的編碼：n 國際碼：國際碼：1980年我國頒布了年我國頒布了信息

50、交換用漢字編碼字符集基本集信息交換用漢字編碼字符集基本集代代號為號為GB2312-80，是國家規(guī)定的用于漢字信息處理使用的代碼依據(jù)，是國家規(guī)定的用于漢字信息處理使用的代碼依據(jù)，這種編碼稱為國標(biāo)碼。這種編碼稱為國標(biāo)碼。在國標(biāo)碼的字符集中共收錄了在國標(biāo)碼的字符集中共收錄了6763個常用漢字和個常用漢字和682個非漢字字符個非漢字字符（圖形、符號），其中一級漢字（圖形、符號），其中一級漢字3755個，個，以漢語拼音為序排列以漢語拼音為序排列，二級，二級漢字漢字3008個，個，以偏旁部首進行排列以偏旁部首進行排列。 n 機內(nèi)碼：機內(nèi)碼：漢字的機內(nèi)碼是計算機系統(tǒng)內(nèi)部對漢字進行存儲、處理、傳漢字的機內(nèi)碼是

51、計算機系統(tǒng)內(nèi)部對漢字進行存儲、處理、傳輸統(tǒng)一使用的代碼，又稱為漢字內(nèi)碼。輸統(tǒng)一使用的代碼，又稱為漢字內(nèi)碼。漢字內(nèi)碼是與漢字內(nèi)碼是與ASCII對應(yīng)的，用二進制對漢字進行的編碼。對應(yīng)的，用二進制對漢字進行的編碼。一般用一般用2個字節(jié)來存放漢字的內(nèi)碼，即雙字節(jié)字符集（個字節(jié)來存放漢字的內(nèi)碼，即雙字節(jié)字符集（double-byte character set，簡稱，簡稱DBCS） 3 非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼64 漢字信息所涉及的編碼：漢字信息所涉及的編碼：n 字型碼：字型碼：字形碼是漢字的輸出碼，輸出漢字時都字形碼是漢字的輸出碼，輸出漢字時都采用圖形方式，無論漢字的

52、筆畫多少，每個漢字采用圖形方式，無論漢字的筆畫多少，每個漢字都可以寫在同樣大小的方塊中。都可以寫在同樣大小的方塊中。為了能準(zhǔn)確地表達漢字的字形，對于每一個漢字都為了能準(zhǔn)確地表達漢字的字形，對于每一個漢字都有相應(yīng)的字形碼有相應(yīng)的字形碼 。 3 非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼65 漢字信息所涉及的編碼：漢字信息所涉及的編碼：n 地址碼：地址碼：指漢字字型碼在漢字庫中存放的位置代指漢字字型碼在漢字庫中存放的位置代碼。碼。當(dāng)系統(tǒng)輸出漢字時，首先要把機內(nèi)碼轉(zhuǎn)換成地址碼，當(dāng)系統(tǒng)輸出漢字時，首先要把機內(nèi)碼轉(zhuǎn)換成地址碼，才能從字庫中提取漢字字型碼，通過輸出設(shè)備輸出漢才能從字庫中提取

53、漢字字型碼，通過輸出設(shè)備輸出漢字。字。 3 非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼66 漢字信息所涉及的編碼：漢字信息所涉及的編碼：n 漢字輸入編碼：漢字輸入編碼：漢字輸入通常有鍵盤輸入、語音輸入、手寫輸入等方漢字輸入通常有鍵盤輸入、語音輸入、手寫輸入等方法，都有一定的優(yōu)缺點。法，都有一定的優(yōu)缺點。n 鍵盤輸入方式：將每個漢字用一個或幾個英文鍵表示，這種表示方法鍵盤輸入方式：將每個漢字用一個或幾個英文鍵表示，這種表示方法稱為漢字的稱為漢字的“輸入編碼輸入編碼”。n 漢字輸入編碼的種類：漢字輸入編碼的種類： 數(shù)字編碼數(shù)字編碼：如電報碼、區(qū)位碼等。特點：難于記憶，不易推廣；：如

54、電報碼、區(qū)位碼等。特點：難于記憶，不易推廣； 字音編碼字音編碼：如拼音碼等。特點：簡單易學(xué)，但重碼多；：如拼音碼等。特點：簡單易學(xué)，但重碼多； 字形編碼字形編碼：如五筆字型、表形碼等。特點：重碼少，輸入快，但不：如五筆字型、表形碼等。特點：重碼少，輸入快，但不易掌握；易掌握； 音形編碼音形編碼：如自然碼、快速碼等。特點：規(guī)則簡單，重碼少，但不：如自然碼、快速碼等。特點：規(guī)則簡單，重碼少，但不易掌握易掌握 3 非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼67（2）漢字編碼）漢字編碼n 漢字在計算機中的處理過程：漢字在計算機中的處理過程： 輸 入 碼 國 標(biāo) 碼 字 形 碼 機 內(nèi)

55、碼 地 址 碼 漢漢 字字 輸輸 出出 漢漢 字字 輸輸 入入 3 非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼68（3） Unicode碼碼n 雖然雖然ASCII碼碼在字符編碼領(lǐng)域占據(jù)主要地位，但是現(xiàn)在其在字符編碼領(lǐng)域占據(jù)主要地位，但是現(xiàn)在其他更具擴展性的代碼也越來越普及，這些代碼能夠表示各他更具擴展性的代碼也越來越普及，這些代碼能夠表示各種語言的文檔資料。其中之一是種語言的文檔資料。其中之一是Unicode，它是由硬件及，它是由硬件及軟件的多家主導(dǎo)廠商共同研制開發(fā)的，并很快得到計算界軟件的多家主導(dǎo)廠商共同研制開發(fā)的，并很快得到計算界的支持。的支持。n Unicode碼采用唯一

56、的碼采用唯一的16位模式位模式來表示每一個符號。因此，來表示每一個符號。因此，Unicode由由65536個個不同的位模式組成不同的位模式組成足以表示用中足以表示用中文、日文和希伯來文等語言書寫的文檔資料，則是文、日文和希伯來文等語言書寫的文檔資料，則是Unicode對比對比ASCII碼最大的優(yōu)勢。碼最大的優(yōu)勢。 3 非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼69nUnicode碼碼n Unicode即統(tǒng)一碼，又稱萬國碼，是一種以滿足跨語言、跨平臺進行即統(tǒng)一碼，又稱萬國碼，是一種以滿足跨語言、跨平臺進行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求為目的設(shè)計的計算機上字符編碼。文本轉(zhuǎn)換、處理的要求為目的

57、設(shè)計的計算機上字符編碼。n 它為每種語言中的每個字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進制編碼。它為每種語言中的每個字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進制編碼。n Unicode 的編碼方式與的編碼方式與 ISO 10646 的通用字元集的通用字元集（亦稱通用字符集）（亦稱通用字符集）概念相對應(yīng)，使用概念相對應(yīng)，使用16位的編碼空間。也就是每個字符占用位的編碼空間。也就是每個字符占用2個字節(jié)。個字節(jié)。n 對于中文而言，對于中文而言，Unicode 16編碼里面已經(jīng)編碼里面已經(jīng)包含了包含了GB18030里面的所里面的所有漢字（有漢字（27484個字）個字） n Unicode擴展自擴展自ASCII字元集。其使用字元

58、集。其使用16位元編碼，并位元編碼，并可擴展到可擴展到32位位，這使得這使得Unicode能夠表示世界上所有的書寫語言中可能用於電腦通訊能夠表示世界上所有的書寫語言中可能用於電腦通訊的字元、象形文字和其他符號，這使其有可能成為的字元、象形文字和其他符號，這使其有可能成為ASCII的替代者。的替代者。 3 非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼70（4） 靜態(tài)圖像編碼靜態(tài)圖像編碼n 靜態(tài)圖像是與動態(tài)圖像相對應(yīng)的概念，專門指單幅的圖形。靜態(tài)圖像是與動態(tài)圖像相對應(yīng)的概念，專門指單幅的圖形。是計算機大量使用的一種主要信息形式。是計算機大量使用的一種主要信息形式。n 計算機表示靜態(tài)圖

59、像的兩種方式：計算機表示靜態(tài)圖像的兩種方式：位圖圖像位圖圖像矢量圖矢量圖n 由于靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)包含的信息量大、且其信息具有一定的由于靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)包含的信息量大、且其信息具有一定的規(guī)律，因此一般不采用直接編碼的方式對其進行編碼，而規(guī)律，因此一般不采用直接編碼的方式對其進行編碼，而是經(jīng)常采用一些是經(jīng)常采用一些壓縮算法壓縮算法來表示圖像信息。來表示圖像信息。 3 非數(shù)值信息的編碼2022-4-29第一章 數(shù)據(jù)的表示與編碼71n位圖圖像位圖圖像n 位圖表示圖象的方法中，圖像被分成位圖表示圖象的方法中，圖像被分成像素矩陣像素矩陣，也稱，也稱點陣點陣，每個像素是一個小點。像素的大小取決于每個像素是一個小點。

60、像素的大小取決于分辨率分辨率。n 把圖像分成像素之后，每一個像素被賦值為一把圖像分成像素之后，每一個像素被賦值為一個位模式個位模式。模式的尺寸和值取決于圖像模式的尺寸和值取決于圖像 例如：對于一個僅有黑白點組成的圖像（例如棋盤），一個例如：對于一個僅有黑白點組成的圖像（例如棋盤），一個1位模式已足夠表示一個像素。位模式已足夠表示一個像素。0模式表示黑像素，模式表示黑像素，1模式表示白模式表示白像素。像素。 n 位圖文件的基本編碼格式為位圖文件的基本編碼格式為BMP（bitmap的縮寫）文件。的縮寫）文件。BMP是一種與硬件設(shè)備無關(guān)的圖像文件格式。是一種與硬件設(shè)備無關(guān)的圖像文件格式。 3 非數(shù)值