数据编码

课题：数据编码

主备人：马桂莲审核人：张海杰时间: 2019年9月

【学习目标】

1、了解各类数据（声音、图像、视频、文本等）采集的基本方法

2、能够解释文本、音频等数据的编码原理。

3、一切信息若要用计算机处理，必须数字化，理解数据编码的意义和作用。

【知识梳理】

一、模拟信号与数字信号

按照取值特征，可以将电子设备中处理的信号分为模拟信号和数字信号。模拟信号的值称为模拟数据。数字信号的值称为数字数据。

模拟信号是随时间连续变化的物理量所表达的数据，其信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化，波形是光滑的。如声音、温度、压强、压力、电压、时间等。

数字信号是离散时间信号的数字化表示。数字信号是随时间非连续变化的物理量，以离散值表示的数据。其信号的自变量、因变量都是离散的。其波形不是光滑的。如开关输出的电压和电流脉冲就是离散的信号。

在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。

二、数据编码的基本方式

（一）数字化

在计算机领域，数字化是指把文本、声音、图像和视频等转化为数字设备可处理的数据的过程。在计算机中用0和1的序列表示，便于数字设备存储、处理和传输。

在计算机中存储一个“0”或“1”占用一个二进制位（bit）。8个二进制位组成一个字节（Byte）。

（二）常用数据的编码方式

1、字符编码

文本数据（文字）是用来表示一定意思的一系列字符，包括字母、数字、标点符号、汉字等。

（1）英文字符编码：ASCII码（美国信息交换标准码），是1960年香农创立的数字计算机的基本字符编码系统。用一个字节来存储，占用8个二进制位。ASCII码定义了大小定英文字母、标点符号、数字等字符和符号，共128个。

（2）汉字编码：常用的输入方式包括声码（如搜狗拼音）输入和形码（如五笔）输入等。输出字形通常有两种表示方式：点阵和矢量表示方式。在计算机中，字形通常

以字库文件的形式存储。汉字编码GB18030-2005，是我国目前使用的强制国家标准，共收录汉字70244个。它也1980年我国公布的国家标准GB2312-1980编码兼容。GB2313-1980编码包含6763个汉字和682个其他符号。在计算机中，常用汉字采用两个字节编码。

（3）Unicode码：用两个字节来表示一个符号，是为了解决传统字符编码方案的局限性而产生的，是全球可以共享的编码字符集，涵盖了世界上很多国家的常用字，其中包括共计74686个简繁体汉字。

2、图像编码

（1）像素（pixel）：一幅图像中纵横排列的许多彩色或灰度的点。

（2）位图：又称为点阵图（像素图），是用像素来表示图像的。像素的数量越多，图像的信息量就越大；像素的色彩越丰富，图像就越逼真。图像文件的大小取决于图像尺寸和色彩数量。通常用扫描仪、数码相机、智能手机、摄像头等设备获取到位图图像。

常见的位图图像文件格式有JPG、PNG、BMP等。BMP位图格式是图像文件的一种基本格式，由于未经压缩，BMP文件占用的存储空间会比较大。

（3）图像量化位数（又称为图像的色彩深度或位深度）：是图像中每个像素点记录颜色所用二进制数的位数。例如：黑白两种颜色的图像，只需要1个二进制位就能表示图中的颜色。黑点用1表示，白点用0表示。

常见的图像色彩深度有8位、16位、24位和32位等。色彩深度为n位，能表示2n 种颜色。色彩深度越大，图像文件的色彩就越丰富，图像文件占用的空间也就越大。

（4）图像文件大小的计算公式

图像文件大小=图像宽度（x方向的像素数）×图像高度（y方向的像素数）×色彩深度÷8（字节）

（5）视频图像：是由以一定的速度连续播放的一组静态图像形成的，这些静态图像称为帧。当连续的图像变化每秒超过24帧时，根据视觉暂留原理，就会形成比较流畅的视频画面了。常见的视频文件格式有AVI、WMV、MP4等。

3、声音编码

声音是一种波，是模拟信号。通过采样、量化和编码来实现声音的数字化编码。

（1）采样。以相等的时间间隔测得各个时刻的模拟量值，使其转换为时间上离散、幅度上连续的脉冲信号。

对于音频信号，常用的采样频率有44.1kHz、22.05kHz和11.025kHz三种。

（2）量化。把样值信号的无限多个可能的取值，近似地用有限个数的数值来表示。就是将采样值变换到最接近的数字值。

（3）编码。是将量化后的采样值用二进制数码表示，并转换为由二进制编码0和1组成的数字信号。例如：如果对一段音乐采用256个量化级别采样，则每个量化值可以用8位二进制数表示。最高位表示符号，正数为0，负数为1。量化位数越大，量化值就越接近采样值，音频的精度就越高。编码采用的二进制位数越多，数据量越大，占用的存储空间也越大。

音频文件大小=采样频率×量化位数×声道数×时间÷8（字节）

常见的音频文件格式有WAV、MP3、AMR、APE等。

三、数据压缩

1、概念：很多信息，尤其是声音、图像和视频等多媒体信息，经过数字化后生成的数据量较大，包含了许多冗余信息。在不损失有用信息的前提下，按照一定的编码规则对数据进行重新组合，以去除数据冗余，这就是数据压缩的思想。

2、数据压缩的目的：使文件更少地占用存储空间和缩短传输时间。

3、常用的压缩方法：无损压缩和有损压缩。

无损压缩是指对压缩后的数据进行还原后，得到的数据与压缩前完全相同。常用的压缩软件有WinZip和WinRAR等。压缩后生成的文件称为压缩包。压缩包中的数据可以用压缩软件还原，即恢复到原始的状态后才能使用，这个过程称为解压缩。

有损压缩是指在压缩过程中会损失一定的信息，压缩后的数据无法还原成压缩前数据。有损压缩被广泛应用于音频、图像和视频文件，损失的冗余信息并不影响视听。常见的压缩格式有MP3（音频数据压缩格式）、JPG（图像数据压缩格式）和MPG（视频数据压缩格式）等。

【课内探究】

一、两种常见的体温计，帮助理解模拟信号与数字信号。

二、常用的数制：十进制、二进制、八进制、十六进制

（一）二进制在计算机等数字设备中被广泛应用，其基本规则如下：

1、二进制的基数为2，两个基本数码是：0 和1。

2、采用逢二进一的进位规则，例如，1+1=10。

3、不同的数位对应不同的权值，权值用基数的幂表示。

由于计算机中所有数据的操作都需要通过二进制来实现。需要将十进制整数转换成二进制数，采用除2 逆取余数法。

例1 ：一名同学今年19 岁，将19 转换成二进制是多少呢？

(19)

10=(10011)

2

也可记为19D=10011B，字母D 表示十进制，字母B表示二进制。

当计算机需要将处理完成的数据输出呈现时，要将二进制数转换成十进制

数，常用的方法是按权展开求和。

例2 ：将二进制数10011 转换成十进制。

二进制数中每位数字的权是以2 为底的幂，按权展开求和即：

(10011)2=1×24+0×23+0×22+1×21+1×20=16+0+0+2+1=(19)

10

（二）八进制的基数为8，逢八进一，一位八进制数可以用三位二进制数表示。

（三）十六进制的基数为16，逢十六进一，一位十六进制数可以用四位二进制数表示。

【当堂检测】

1、请将十进制26转换成二进制数。

2、请将二进制数00110000转换成十进制数。

3、一首时长为100秒的双声道音乐，采样频率为44.1k H z，量化位数为16，该音乐文件的大小为多少？

4、图像尺寸为90×72 像素，色彩深度为24 位，计算其文件大小。

5、以体质健康为主题，用“图像编辑软件”创作一幅图像，分别保存为JPG、PNG 和BMP 文件格式，试从图像尺寸、文件大小和清晰度等方面比较它们的差异。查阅资料，分析这三种图像文件格式的特点。

【拓展知识】

多媒体素材的采集与加工

1. 文本：可以通过键盘、手写、语音和文字识别软件等方式输入计算机。常用的文本加工有设置字体、字号、调整段落的行距、缩进和段间距等。

2. 图像：可以通过数码相机、平板电脑等拍摄获取，也可以借助扫描仪扫描纸质图片获取数字图像。常见的图像加工有修改图像尺寸、变换格式、调整亮度和对比度、裁剪、修饰与合成等。

3. 音视频：音视频一般可以通过计算机、智能手机、平板电脑中的录音机、摄像头和数码摄像机等录制。音视频的编辑一般有降噪、剪辑、合成和格式转换等。

多媒体素材还可以通过互联网检索下载获得。更多的支持可访问教学资源平台。

计算机中常见的存储单位与换算关系

常见文件的类型及扩展名

23二进制数值数据的编码与运算算法

2．3二进制数值数据的编码与运算算法 要求掌握：定点小数和整数的原码、反码、补码表示，补码加减法运算（双符号），溢出判断。原码一位乘法运算、补码一位乘法运算、原码一位除法运算、定点补码一位除法运算;熟悉定点运算器的功能、组成，控制操作。 2．3．1原码、反码、补码的定义 二进制数据——二进制表示的定点小数、定点整数、浮点数。 最常用的编码方法——原码表示、补码表示、反码表示。 机器数——一个数值数据的机内编码。 真值——机器数所代表的实际值。 1、定点小数的编码方法 （请注意：定点小数的绝对值都是小于1的） （1）原码表示法 [X]原 = 例题：请用原码表示X1=+0.1011 X2=–0.1011 解：[X1]原=01011 （将+和小数点去掉） [X2]原=1–X=1–（–0.1011）=1.0000+0.1011=11011 （2）原码的性质 ① 原码表示中，机器数的最高位是符号位，0代表正，1代表负，其它的都是数的绝对值。即[X]原=符号位+|X| ② 零有两种表示，即 [+0.0]原=00000 [–0.0]原=10000 X 0≤X <1 1-X -1

③ 原码表示的优点：在数的真值和它的原码表示之间的对应关系简单，相互转换容易，用原码实现乘除的运算规则简单。 ④ 原码表示的缺点：原码实现加减运算很不方便，因此很少用。 （3）补码表示法 设X 为定点小数： [X]补= （mod 2，就是按2取模，即超过2的进位要丢掉。） 例题：请用补码表示X1=+0.1011 X2=–0.1011 （教材P76） （4）补码的性质 ①机器数的最高一位是符号位，0代表正，1代表负。机器数和它的真值的关系是： [X]补=2*符号+X 。 ②在补码表示中，0有惟一的表示，即[+0.0]补=[–0.0]补=0000 (4)反码表示法 是用机器数的最高一位代表符号，数值位是对负数值各位取反的表示方法。 定义： [X]反= 反码的性质： ①在反码表示中，机器数的最高位为符号位，0代表正，1代表负，负数的机器数和它的真值之间的关系为： [X]反=（（2-2-n ）+X ） MOD （2-2-n ） ②在反码表示中，零有两个编码，即 [+0.0]反=00000 [–0.0]反=11111 ③用反码实现算术运算不方便，0值又有两个编码，用得不很普遍。 X 0≤X <1 2+X -1

数值与编码

A. B. C. D. A. 制码，最右边一位为 B. 制码，最左边一位为 C. 制码，最右边一位为0 D. 制码，最左边一位为 A. B. C. D. A.(10001000)B B.(101)O C.(100)D D.(8A)H A.二进制数 B.寄存器 C. 进制定点数 D.器

A.2 B.12 C.8 D.1 A.65 B.63 C.100 D.144 A. B. C. D. A. B. C. D. A.27.60 B.17.70 C.27.11 D.17.11 A.ASCII B.BCD C. D.

A. B. C. D. A.128 B.127 C.255 D.256 A.512KB B.1MB C.256KB D.128KB A. B. C. D. A.a B.A C.x D.Y A. B. C. D.

A. 于逻辑运算 B. 算术运算规则简单 C. 物理上容易实现 D. 二进制码转换方便 A.文字母占 B.母占2 C.文字母占 D. 母占1Byte A.0100 0111 B.0100 0011 C.0100 0100 D.0100 0010 A.27.A0 B.17.C0 C.27.AC D.17.CB A.ASCII B.BCD C.EBCDIC D.Unicode

A.2 B.4 C. D. A. 1101111 B. 456.78 C. B3E1G D. A. B. C. D. A. B. C. D. A. B. C. D. A.70.3125 B.576.0 C.576.5 D.562.0

A.8 B.2 C.9 D.4 A. B. C. D. 1.D 2.B 3.A 4.D 5.A 6.A 7.A 8.D 9.C 10.A 11.C 12.B 13.A 14.D 15.C 16.B 17.B 18.D 19.A 20.C 21.B 22.A 23.B 24.C 25.C 26.B 27.D 28.A 29.A 30.B

计算机中数据的表示与信息编码

计算机中数据的表示与信息编码 计算机最主要的功能是处理信息，如处理文字、声音、图形和图像等信息。在计算机内部，各种信息都必须经过数字化编码后才能被传送、存储和处理。因此要了解计算机工作的原理，还必须了解计算机中信息的表现形式。 1.2.1 计算机使用的数制 1．计算机内部是一个二进制数字世界 计算机内部采用二进制来保存数据和信息。无论是指令还是数据，若想存入计算机中，都必须采用二进制数编码形式，即使是图形、图像、声音等信息，也必须转换成二进制，才能存入计算机中。为什么在计算机中必须使用二进制数，而不使用人们习惯的十进制数？原因在于： ⑴易于物理实现：因为具有两种稳定状态的物理器件很多，例如，电路的导通与截止、电压的高与低、磁性材料的正向极化与反向极化等。它们恰好对应表示1和0两个符号。 ⑵机器可靠性高：由于电压的高低、电流的有无等都是一种跃变，两种状态分明，所以0和1两个数的传输和处理抗干扰性强，不易出错，鉴别信息的可靠性好。 ⑶运算规则简单：二进制数的运算法则比较简单，例如，二进制数的四则运算法则分别只有三条。由于二进制数运算法则少，使计算机运算器的硬件结构大大简化，控制也就简单多了。 虽然在计算机内部都使用二进制数来表示各种信息，但计算机仍采用人们熟悉和便于阅读的形式与外部联系，如十进制、八进制、十六进制数据，文字和图形信息等，由计算机系统将各种形式的信息转化为二进制的形式并储存在计算机的内部。 2．进位计数制 数制，也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。数制可分为非进位计数制和进位计数制两种。非进位计数制的数码表示的数值大小与它在数中的位置无关；而进位计数制的数码所表示的数值大小则与它在数中所处的位置有关。而我们在这里讨论的数制指的都是进位计数制。 进制是进位计数制的简称，是目前世界上使用最广泛的一种计数方法，它有基数和位权两个要素。 ??基数：在采用进位计数制的系统中，如果只用r个基本符号（例如0，1，2，…，r-1）表示数值，则称其为r数制（Radix-r Number System），r称为该数制的基数（Radix）。如日常生活中常用的十进制，就是r=10，即基本符号为0，1，2，…，9。如取r=2，即基本符号为0和1，则为二进制数。 ??位权：每个数字符号在固定位置上的计数单位称为位权。位权实际就是处在某一位上的1所表示的数值大小。如在十位制中，个位的位权是100，十位的位权是101，…；向右依次是10-1，10-2，…。而二进制整数右数第2位的位权为2，第3位的位权为4，第4位的位权为8。一般情况下，对于r进制数，整数部分右数第i位的位权为r i-1，而小数部分左数第i位的位权为r-i。 各种进制的共同点是： ⑴每一种数制都有固定的符号集。如十进制数制，其符号有十个：0，1，2， (9) 二进制数制，其符号只有两个：0和1。需要指出的是，16进制数基数为16，所以有16个基本符号，分别为０，1，2，…，8，9，A，B，C，D，E，F。表1-3列出了计算机中常用的几种进制。 ⑵采用位置表示法，用位权来计数。即处于不同位置的数符所代表的值不同，与它所在位置的权值有关。例如：十进制的1358.74可表示为： 1358.74=1×103+3×102+5×101+8×100+7×10-1+4×10-2 可以看出，各种进位制中的位权的值恰好是基数的某次幂。因此，对于任何一个进位计数制表示的数都可以写出按其权值展开的各项式之和，称为“按权展开式”。任意一个n位整数和m位小数的r进制数D可表示为：

第7讲_数据的编码、录入与整理讲义

幻灯片1 市场调查资料的编码和汇总 终结者团队 小组成员：纪腾龙张梓李莹李楠 2 幻灯片2 一、数据的编码、录入与整理 1.原理 是研究者利用SPSS进行统计分析的必要前提。 就是把通过问卷调查获得的资料转变为SPSS能够识别的数据文件，为各种统计分析做好准备。 2.数据编码概念 数据编码是指把需要加工处理的数据库信息，用特定的数字来表示的一种技术。 根据一定数据结构和目标的定性特征，将数据转换为代码或编码字符，在数据传输中表示数据的组成，并作为传送、接受和处理的一组规则和约定。 幻灯片3 二、数据问卷与编码 问卷量表

幻灯片4 二、数据问卷与编码问卷编码方案

幻灯片5 三、编码类型 1.数值型数据的编码

数值型数据的编码就是根据调查问卷的评分标准对变量赋予分值。 通常采用三点计分、四点计分和五点计分等方式进行评分 如选项A、B、C计分为1、2、3 如选项A、B、C、D计分为1、2、3、4 编码示例中的第5、6题就是属于数值型编码 第5题是正向数值型(被选项的程度越高，分值越大) 第6题是反向数值型(被选项的程度越高，分值越小) 幻灯片6 三、编码类型 ●非数值型数据的编码 ●非数值型数据的编码，首先要确定编码规则，然后根据规则对变量赋 予分值。 ●双值型变量的编码 ●多采用“0、1”或“1、2”来赋值；如编码示例中的第1题 ●多值型变量的编码 ●采用“1、2、3、…”来赋值；如编码示例中的第2题 ●

●通常对非数值型数据编码，主要起到分组的作用，不能进行各种算 术运算 幻灯片7 四、缺失值的处理 ● 1. 概念 ●缺失值是指在数据采集与整理过程中丢失的内容，往往会给统计分析带来一些麻烦和 误差。 ● 2.类型 ●用户缺失值 ●在问卷调查中把不回答的选项当作缺失值来处理 ●缺失值可用研究者能识别的数字来表示如“0、9、99” ●系统缺失值 ●指计算机默认的缺失方式，如输入数据空缺、输入非法字符等 ●通常把缺失值标记为“.” 幻灯片8 四、缺失值的处理 ●缺失值处理方法 ●

数据编码与存储

第2章数据编码与存储 二进制位的存储 二进制是最简单的一种符号系统，仅有0、1两个符号，那么存储的最小单位为1位（bit），要么是0 要么是1。 只要存储装置有两种不同的稳定状态就能可以表示和存储 这两个元素，其中一个状态表示1，则另一种状态就表示0 逻辑运算 门 可以设计出进行逻辑运算的装置，比如用继电器或者齿轮等，把这种能完成逻辑运算的装置称为门（Gate）。 触发器 1）R=0、S=1：Q＝0。将R端称为置0端或复位端 2）R=1、S=0时：Q＝1。将S端称为置1端或置位端 3）R=1、S=1时：触发器保持原有状态不变，即原来的状态被触发器存储起来4）R=0、S=0时：不符合触发器的逻辑关系 状态图 1）当触发器处在0状态，即Q=0时，若输入信号RS=01或11（图中“×”表示这一位可以是0或者1），触发器仍为0状态；若输入信号为10，触发器就会翻转成为1状态。 2）当触发器处在1状态，即Q=1时，若输入信号为10或11，触发器仍为1状态； 若输入信号为01，触发器就会翻转为0状态。 其他存储技术 磁芯 电容 磁介质 有机玻璃或聚酯树酯等材料制作的介质 存储器 1 Byte ＝8 Bit 1 KB（kilobyte）＝1024 Byte 1 MB（megabyte）＝1024 KB 1 GB（gigabyte）＝1024 MB

1 TB（terabyte）＝1024 GB 存储器 主存储器 地址 辅助存储器 软盘、硬盘和光盘等 数值数据编码（1） 机器数 把在机器内存放的正负号数码化的数称为机器数，把机器外部由正负表示的数称为真值数 若一个数占8位，真值数（－0101100）B的机器数为10101100 数值数据编码（2） 整数和实数 整数 数值数据编码（3） 整数和实数 实数 数值数据编码（4） 若要考虑符号位的处理，则运算变得复杂: 数值数据编码（5） 原码： 数符位以0表示正1表示负，数值部分就是绝对值的二进制表示，不便于加减运算 反码： 对于正数与原码相同；对于负数，数符位为1，其数值部分为绝对值取反 补码： 对于正数与原码相同；对于负数，数符位为1，其数值部分为绝对值取反最右加1，即为反码加1 可方便地实现正负数的加法运算，符号位如同数值一样参加运算，也允许产生最高位的进位 字符数据编码（1）

主数据与编码

主数据编码相关问题解析 1、什么是主数据，什么是主数据管理，什么是主数据编码? 主数据是指在整个企业范围内各个系统间要共享的数据，如客户、供应商、帐户、组织单位等相关数据。需要注意的是，主数据不是企业内所有的业务数据，只是有必要在各个系统间共享的数据才是主数据，是企业内能够跨业务重复使用的高价值的数据。 主数据通常需要在整个企业范围内保持一致性、完整性、可控性，为了达成这一目标，就需要进行主数据管理(Master Data Management，MDM)。主数据管理是一套方法论来保证系统间的协调和重用通用、正确的业务数据(主数据)。通常，我们会把主数据管理作为应用流程的补充，通过从各个操作/事务型应用以及分析型应用中分离出主要的信息，使其成为一个集中的、独立于企业中各种其他应用核心资源，从而使得企业的核心信息得以重用并确保各个操作/事务型应用以及分析型应用间的核心数据的一致性。通过主数据管理，改变企业数据利用的现状，从而更好地为企业信息集成做好铺垫。 信息化标准体系建设的重点内容就是信息编码建设。信息编码(Information Coding)是为了方便信息的存储、检索和使用，在进行信息处理时赋予信息元素以代码的过程。即用不同的代码与各种信息中的基本单位组成部分建立一一对应的关系。信息编码必须标准、系统化，设计合理的编码系统是关系信息管理系统生命力的重要因素。 2、主数据和ESB是什么关系，主数据和编码是什么关系？ 2.1 主数据和ESB是相互协作的关系：主数据为ESB提供数据管理中心，进行数据整合、清洗、规范化、统一化；ESB为主数据提供传输通道，解决数据异构传输、松耦合集成等问题。两者的目标都在于数据共享，主数据侧重于数据层管理，ESB侧重于服务接口层管理。 2.2 主数据和信息编码关系

计算机数据与编码

计算机数据与编码 1.6.1信息和数据 信息是人们对客观世界的认识，即对客观世界的一种反映。 数据是表达现实世界中各种信息的一组可以记录、可以识别的记号或符号。它是信息的载体，是信息的具体表现形式。 数据形式可以是字符、符号、表格、声音、图像等。 数据可以在物理介质上记录或传输，并通过输入设备传送给计算机处理加工。数据的单位分为以下几种： 1）位（bit） 计算机中最小的数据单位二进制的一个数位，称为比特位，简称位。 1位二进制只能表示两种状态，即0或1。n位二进制能表示2n种状态 2）字节（Byte） 相邻8个比特位组成一个字节，用B表示。字节是计算机中用来表示存储容量大小的基本单位。 1B = 8bits 1KB = 210B = 1024B 1MB = 220B = 1024KB 1GB = 230B = 1024MB 1TB = 240B = 1024GB 3）字（Word） 在计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的二进制数位叫做一个字，每个字中二进制位数的长度，称为字长。 用8位字长表示一个整数与用16位字长表示一个整数，其所表示的数的上限和下限是不一样的。 字长所占位数其所表示的数的范围 8 -128 ~ 127 即：-27 ~ （27 - 1） 16 -32768 ~ 32767 即：-215 ~ （215 - 1）

32 -48 ~ 47 即：-231 ~ （231 - 1） 1.6.2 数字化信息编码 在计算机内部，可用物理器件的高低电平代表二进制的“0”和“1”，另外，脉冲的正负极性，晶体管的导通和截止都可以用来表示二进制的“0”和“1”。由于二进制只有两个状态，数据的传输和处理不容易出错，另外二进制数的记数、加减法运算规则较为简单，可用开关电路实现，且二进制的“0”和“1”正好与逻辑命题的两个值“真”和“假”相对应，为计算机种中实现逻辑运算和逻辑判断提供了便利的条件。所以，在计算机中，广泛采用的是只有“0”和“1”两个基本符号组成的基二码，或称为二进制码。 计算机最重要的功能是处理信息，这些信息包括数值、文字、图形、符号、图象、声音等，所有这些信息都必须经过编码，转换成计算机能够识别和处理的二进制码的形式才能够被存储、传送和加工。 BCD码是二进制编码的十进制数（Binary Coded Decimal）的简写。有四位BCD码、六位BCD码和扩展的BCD码三种。 （1）非数值数据的表示 1) 字符数据的表示 ASCII码（America Standard Code for Information Interchage）是美国标准信息交换码，被国际化组织指定为国际标准，分为7位和8位两种版本。 国际通用的是7位ASCII码，它已对大、小写英文字母、阿拉伯数字、标点符号及控制符等特殊符号编码，共128个字符。 (2) 汉字的表示 汉字与英文的主要区别：

计算机中的数据与编码

计算机中的数据与编码 一、数据的单位与存储形式（掌握） 1．数据是指能够输入计算机并被计算机处理的数字、字母和符号的集合。 2．在计算机内部，数据是以二进制的形式存储和运算的。 3．数据的表示形式：数据的最小单位是二进制的一位数（Bit）。 4．数据的存储形式：数据存储的最小单位是Byte。 5．文件存储的最小单位是簇 6．一个字节（Byte）由八个二进制位组成。 7．通常一个英文字符用一个字节存储,一个汉字机内编码需要两个字节甚至更多的字节来存储。 8．在计算机中常用一个字来表示该种计算机能最方便、最有效地进行操作的数据或信息的长度。一个字由若干字节组成。通常将组成一个字 的位数叫作该字的字长。例如：在8位机中，每个字由一个字节组成； 在16位机中，每个字由两个字节组成。 9．单位换算：1GB=1024MB 1MB=1024KB 1KB=1024B=210B 1TB=1024GB 二、字符的编码（理解） 字符编码就是规定用怎样的二进制码来表示字母、数字以及专门符号。在计算机系统中，有两种重要的字符编码方式：EBCDIC和ASCⅡ。前者主要用于IBM的大型主机，后者则用于微型机与小型机。 1．ASCII码 （1）ASCII是美国标准信息交换码(American Standard Code for Information Interchange),它已被国际化组织接收为国际标准。 （2）ASCII码有7位，它包含10个阿拉伯数字、52个英文大小写字母、 32个标点符号和运算符以及34个控制码。总共128个符，所以可用7 位码（27=128）来表示。具体编码见课本P16。通过表可以确定一个数 字、字母、符号或控制码的ASCII码。例如，数字“0”的ASCII码是？， “9”的ASCII码是？；字母“A”的ASCII码是？，“a”的ASCII码是？。

3.3 数值数据的编码

数值数据的表示与存储主要内容 ?带符号数的机器数表示?数的原码、反码和补码表示?定点数与浮点数

数值数据是指通常所说的数或数据，它有正负和大小之分，也还有整数和小数之分。 问题：十进制数6用八位二进制表示为：00000110 十进制数-6如何表示？ -00000110 计算机中不能存储负号，只能存储0和1。正、负也要用“0”和“1”来表示，将表示数的位数拿出来一位表示数的符号，一般指定最左边一位表示数的符号，用0代表正数，用1代表负数。

符号位 “0”表示正 、 “1”表示负 1 0 0 0 0 1 1 0 ◇若一个数用8位二进制表示，+6和-6 表示形式为： 0 0 0 0 1 1 0 +6 -6 通常称这种符号数字化的数为机器数。

数的原码、反码和补码表示 这种用0和1 表示数的符号的数称为机器数，也称为数的原码。但是实际上计算机中不是用这种方法存储有符号数的。为什么呢？ 机器数在进行运算时，若将符号位和数值位同时参与运算，则会得出错误的结果。

例1 X=+6 [X]原码=00000110 Y=-3 [Y]原码=10000011 X+Y=+6+（-3）=6-3=3 因此，为了运算方便，计算机中引入了反码和补码的概念，将加减法运算统一转换为补码的加法运算。 原码相减：得到-3 00000110 -10000011 10000011…… -3 原码相加：得到-9 00000110 +10000011 10001001 …… （-9）

?计算机中数据存储与时钟一样，是个模数系统。超过了它所能表示的最大值后，就又会恢复到初始状态。 ?当运算结果超出其表示范围时，会产生“溢出”（得出不正确的结果）。 两个8位二进制数相加 1111 1111：255 +0000 0001：1 10000 0000：0 数表示的范围受到字长的限制 若表示一个整数： 用8位，最大值为01111111，即27-1=127 用16位，最大值为0111111111111111，即215-1=32767

计算机的数据与编码

计算机的数据与编码 一、数据存储单位 1．数据：对事实、概念或指令的一种表示形式，可以由人工或自动装置进行处理。 （1）数据的形式：数字、文字、图形或声音等。 （2）数据的分类：数值数据、非数值数据。 2．信息：经过解释赋予一定意义的数据。 （1）控制信息：指挥计算机的各种操作的指令。 （2）数据信息：计算机加工处理的对象。 注意：(1)计算机能识别和处理的只能是二进制数。 (2)计算机中有人读数据和机读数据两种状态。 3．位：一个二进制位称为比特（bit）,，以b表示。一位可以表示0和1两种状态。 位是数据的最小单位， 4．字节：八个二进制位称为字节（Byte）,以B表示。 字节是数据处理和数据存储的基本单位。 一个字节的8位二进制自左至右排列，最左边为最高位，最右边为最低位。 换算公式： 1KB=1024B 1MB=1024KB=1024×1024B 1GB=1024MB=1024×1024KB=1024×1024×1024B=1073741824B 5．字与字长 （1）字：在计算机中做为一个单元进行存储、传送等操作的一组字符或一组二进制位称为字（Word）。 （2）字长：一个字中的字符数量或二进制的位数称为字长。

字长决定计算机处理信息的速率，是计算机的一个重要性能指标。 （3）字的组成：一个字由若干个字节组成。 二、字符及其编码 1．字符集 字符：用来组织、控制或表示数据的字母、数字及计算机能识别的其它符号。 字符集：为了某一目的而设计的一组互不相同的字符。 在微机系统中普遍采用的是有128个符号的键盘字符集，包括： （1）10个十进制数码0~9 （2）52个大小写英文字母 （3）32个标点符号、专用符号、运算符号 （4）34个控制符 2．字符编码 字符编码：规定用怎样的二进制编码表示数字、字母和各种专用符号。 由于这是一个涉及世界范围内的有关信息表示、交换、处理、传输和存储的基本问题，因此都以国家标准或国际标准的形式颁布施行。 目前在微型机中普遍采用的字符编码是ASCⅡ码。 ASCⅡ是英文American Standard Code for Information Interchange的缩写，意为“美国标准信息交换代码”。该编码后被国际标准化组织ISO（国际标准化委员会）采纳，作为国际通用的信息交换标准代码。 ASCⅡ有7位版本和8位版本。 （1）7位ASCⅡ码 用七位二进制数表示一个字符，由于27＝128，所以可表示128个不同的字符，其中包括：数码0~9，26个大写英文字母，26个小写英文字母以及各种运算符号、标点符号及控制命令等。 注意：7位ASCⅡ表示数的范围是0~127 在微机中采用7位ASCⅡ字符编码时，最高位b7恒为零，因此，一个字符的ASC

第1章 数据的表示与编码 习题与答案

第一章习题 一、复习题 1、试述数制的概念。 位置化数字系统中，在数字中符号所占据的位置决定了其表示的值。大多数人使用的数字系统是以10为底的，也就是十进制。二进制数字系统是最简单的数字系统。（P21-23） 2、列举出你所知道的数字系统。 提示：根据本章内容和自己接触过的情况，也可以上网搜索有关资料。 3、谈谈二进制、八进制和十六进制等数字表示方法各有什么有点和缺点。 八进制就是逢8进位，十六进制就是逢16进位，2、8、16，分别是2的1次方，3次方，4次方。这三种进制之间可以非常直接地互相转换。八进制数或十六进制数实际上是缩短了的二进制数，但保持了二进制数的表达特点。（P23-P25） 4、为什么使用二进制计算的时候会出现溢出？ 因为存储空间大小（即存储单元的位的数量）的限制，可以表达的整数范围是有限的。二进制补码中两个整数相加的法则是，2个位相加，将进位加到下一列。如果最左边的列相加后还有进位，则舍弃它。如果在最高位有进位，那就会产生溢出。（P29-32） 5、反码和补码相对于原码有什么优点？计算机中的数是用原码表示的还是用反码、补码表示的？ 数值的反码表示法是用最高位存放符号，并将原码的其余各位逐位取反。反码的取值空间和原码相同且一一对应。在补码表示法中，正数的补码表示与原码相同，即最高符号位用0表示正，其余位为数值位。而负数的补码则为它的反码、并在最低有效位（即D0位）加1所形成。处理器内部默认采用补码表示有符号数。（P29） 6、汉字编码有哪几种？各自的特点是什么？ 汉字的编码有国际码、机内码等。在国标码的字符集中共收录了6763个常用汉字和682个非汉字字符，汉字机内码是与ASCII对应的，用二进制对汉字进行的编码。由于汉字数量多，一般用2个字节来存放汉字的内码，即双字节字符集（double-byte character set，简称DBCS）。（P36-37） 7、图像是如何压缩存储的？哪一种图像占用空间最小，为什么？ 图形压缩编码的考虑主要由于位图文件体积太大，人们研究通过编码的形式，在保证图像具备一定质量的前提下，缩小图像文件的大小。压缩编码按其对图像质量的影响可分为无损压缩和有损压缩两类。当前最主流的图像压缩方式是JPEG ，JPEG压缩技术十分先进，即能支持无损压缩，也支持大压缩比的有损压缩。（P40-P41） 8、ASCII码是什么编码？为什么国际上推行Unicode码？ ASCII编码是由美国国家标准学会制定的标准单字节字符编码方案，用于基于文本的数据。

数据编码技术

第六节数据编码技术 1. 数据编码类型 在计算机中数据是以离散的二进制0、1 比特序列方式表示的。计算机数据在传输过程中的数据编码类型，主要取决于它采用的通信信道所支持的数据通信类型。 根据数据通信类型，网络中常用的通信信道分为两类：模拟通信信道与数字通信信道。相应的用于数据通信的数据编码方式也分为两类：模拟数据编码与数字数据编码。 2. 模拟数据编码方法 电话通信信道是典型的模拟通信信道，它是目前世界上覆盖面最广、应用最普遍的一类通信信道。无论网络与通信技术如何发展，电话仍然是一种基本的通信手段。传统的电话通信信道是为传输语音信号设计的，只适用于传输音频范围为300?3400Hz的模拟信号，无法直接传输计算机的数字信号。为了利用模拟语音通信的电话交换网实现计算机的数字数据信号的传输，必须首先将数字信号转换成模拟信号。 3. 调制与解调 调制：将发送端数字数据信号变换成模拟数据信号的过程；调制 设备称为调制器； 解调：将接收端把模拟数据信号还原成数字数据信号的过程；解 调设备称为解调器。 同时具备调制与解调功能的设备，被称为调制解调器（ modem）

。 4. 数字数据编码方法 在数据通信技术中，我们将利用模拟通信信道通过调制解调器传 输模拟数据信号的方法称为频带传输，将利用数字通信信道直接传输数字数据信号的方法称为基带传输。 频带传输的优点是可以利用目前覆盖面最广、普遍应用的模拟语 音通信信道。用于语音通信的电话交换网技术成熟并且造价较低，但其缺点是数据传输速率与系统效率较低。基带传输在基本不改变数字数据信号频带(即波形)的情况下直接传输数字信号，可以达到很高的数据传输速率和系统效率。因此，基带传输是目前迅速发展与广泛应用的数据通信方式。 在基带传输中，数字数据信号的编码方式主要有以下几种： (1) 非归零码 非归零码(NRZ码)可以规定用负电平表示逻辑“ 0”，用正电平表示逻辑“ 1”；也可以有其他表示方法。 (2)曼彻斯特( Manchester )编码 每个比特的中间有一次电平跳变，可以把“ 0”定义为由高电平 到低电平的跳变, “1”定义为由低电平到高电平的跳变。 (3)差分曼彻斯特( difference Manchester )编码 差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。“ 0”和“ 1”是根 据两比特之间有没有跳变来区分的。如果下一个数是“0”，则在两

数据编码

课题：数据编码 主备人：马桂莲审核人：张海杰时间: 2019年9月 【学习目标】 1、了解各类数据（声音、图像、视频、文本等）采集的基本方法 2、能够解释文本、音频等数据的编码原理。 3、一切信息若要用计算机处理，必须数字化，理解数据编码的意义和作用。 【知识梳理】 一、模拟信号与数字信号 按照取值特征，可以将电子设备中处理的信号分为模拟信号和数字信号。模拟信号的值称为模拟数据。数字信号的值称为数字数据。 模拟信号是随时间连续变化的物理量所表达的数据，其信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化，波形是光滑的。如声音、温度、压强、压力、电压、时间等。 数字信号是离散时间信号的数字化表示。数字信号是随时间非连续变化的物理量，以离散值表示的数据。其信号的自变量、因变量都是离散的。其波形不是光滑的。如开关输出的电压和电流脉冲就是离散的信号。 在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。 二、数据编码的基本方式 （一）数字化 在计算机领域，数字化是指把文本、声音、图像和视频等转化为数字设备可处理的数据的过程。在计算机中用0和1的序列表示，便于数字设备存储、处理和传输。 在计算机中存储一个“0”或“1”占用一个二进制位（bit）。8个二进制位组成一个字节（Byte）。 （二）常用数据的编码方式 1、字符编码 文本数据（文字）是用来表示一定意思的一系列字符，包括字母、数字、标点符号、汉字等。 （1）英文字符编码：ASCII码（美国信息交换标准码），是1960年香农创立的数字计算机的基本字符编码系统。用一个字节来存储，占用8个二进制位。ASCII码定义了大小定英文字母、标点符号、数字等字符和符号，共128个。 （2）汉字编码：常用的输入方式包括声码（如搜狗拼音）输入和形码（如五笔）输入等。输出字形通常有两种表示方式：点阵和矢量表示方式。在计算机中，字形通常

数字数据的数字信号编码

数字数据的数字信号编码 数字数据的数字信号编码，就是要解决数字数据的数字信号表示问题，即通过对数字信号进行编码来表示数据。数字信号编码的工作由网络上的硬件完成，常用的编码方法有以下三种： 1. 不归零码NRZ （non-return to zero ） 不归零码又可分为单极性不归零码和双极性不归零码。图 2-3-2(a)所示为单极性不归零码：在每一码元时间内，有电压表示数字“0”，有恒定的正电压表示数字“1”。每个码元的中心是取样时间，即判决门限为0.5：0.5以下为“0”，0.5以上为“1”。图2-3-2(b)所示为双极性不归零码：在每一码元时间内，以恒定的负电压表示数字“0”，以恒定的正电压表示数字“1”。判决门限为零电平：0以下为“0”，0以上为“1”。 t 判决门限(a)t (b) 图2-3-2 不归零码

不归零码是指编码在发送“0”或“1”时，在一码元的时间内不会返回初始状态（零）。当连续发送“1”或者“0”时，上一码元与下一码元之间没有间隙，使接收方和发送方无法保持同步。为了保证收、发双方同步，往往在发送不归零码的同时，还要用另一个信道同时发送同步时钟信号。计算机串口与调制解调器之间采用的是不归零码。 2. 归零码 归零码是指编码在发送“0”或“1”时，在一码元的时间内会返回初始状态（零），如图2-3-3所示。归零码可分为单极性归零码和双极性归零码. t (b)t (a) 图2-3-2 归零码 图2-3-3(a)所示为单极性归零码：以无电压表示数字“0”，以恒定的正电压表示数字“1”。与单极性不归零码的区别是：“1”码发送的是窄脉冲，发完后归到零电平。图2-3-3(b)所示为双极性归零码：以恒定的负电压表示数字“0”，以恒定的正电压表示数字“1”。与双极性不归零码的区别是：两种信号波形发送的都是窄脉冲，发完后归到零电平。

计算机中数据的表示与信息编码

计算机中数据的表示与信息编码计算机最主要的功能是处理信息，如处理文字、声音、图形和图像等信息。在计算机内部，各种信息都必须经过数字化编码后才能被传送、存储和处理。因此要了解计算机工作的原理，还必须了解计算机中信息的表现形式。 1.2.1 计算机使用的数制 1．计算机内部是一个二进制数字世界 计算机内部采用二进制来保存数据和信息。无论是指令还是数据，若想存入计算机中，都必须采用二进制数编码形式，即使是图形、图像、声音等信息，也必须转换成二进制，才能存入计算机中。为什么在计算机中必须使用二进制数，而不使用人们习惯的十进制数？原因在于： ⑴易于物理实现：因为具有两种稳定状态的物理器件很多，例如，电路的导通与截止、电压的高与低、磁性材料的正向极化与反向极化等。它们恰好对应表示1和0两个符号。 ⑵机器可靠性高：由于电压的高低、电流的有无等都是一种跃变，两种状态分明，所以0和1两个数的传输和处理抗干扰性强，不易出错，鉴别信息的可靠性好。 ⑶运算规则简单：二进制数的运算法则比较简单，例如，二进制数的四则运算法则分别只有三条。由于二进制数运算法则少，使计算机运算器的硬件结构大大简化，控制也就简单多了。 虽然在计算机内部都使用二进制数来表示各种信息，但计算机仍采用人们熟悉和便于阅读的形式与外部联系，如十进制、八进制、十六进制数据，文字和图形信息等，由计算机系统将各种形式的信息转化为二进制的形式并储存在计算机的内部。 2．进位计数制 数制，也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。数制可分为非进位计数制和进位计数制两种。非进位计数制的数码表示的数值大小与它在数中的位置无关；而进位计数制的数码所表示的数值大小则与它在数中所处的位置有关。而我们在这里讨论的数制指的都是进位计数制。 进制是进位计数制的简称，是目前世界上使用最广泛的一种计数方法，它有基数和位权两个要素。 基数：在采用进位计数制的系统中，如果只用r个基本符号（例如0，1，2，…，