3.1 数据编码 (第二课时) ppt课件-2023新教科版（2019）《高中信息技术》必修第一册.pptx

1、1、数据的表现形式、采集设备、处理软件等2、模拟数据数字化过程知识回顾：知识回顾：第第3 3单元单元 认识数据认识数据3.1 3.1 数据编码数据编码（第（第2 2课时）课时）数值与文本的编码学习目标学习目标l认识二进制，了解文本的编码。l二进制与其他进制的转换。【玩】活动1 卡片组合游戏【玩中做玩中做 做中思做中思】1.1.十进制数十进制数9 9用卡片怎么表示？那用卡片怎么表示？那1 1，2 2，4 4，8 8，1616呢？呢？2.2.用这用这5 5张卡片，最大能表示的十进制数是多少张卡片，最大能表示的十进制数是多少？若用二进制数表示，是多少？如何分别表示十进制数的若用二进制数表示，是多少？

2、如何分别表示十进制数的0 0，1 1，2 2，3 3，？3.3.如果要表示更大的数，怎么办？例如：如果要表示更大的数，怎么办？例如：255255一、数值型数据(非负整数)的编码【悟】二进制与数制转换把把两两图关联起来看：图关联起来看：二进制数二进制数01001所表示的数的含义就是所表示的数的含义就是1 1*1+01+0*2+02+0*4+14+1*8+08+0*16=116=1*2 20 0+0+0*2 21 1+0+0*2 22 2+1+1*2 23 3+0+0*2 24 4=9=9其中其中20，21，22，23，24，称为二进制整数从，称为二进制整数从右（低位）到左（高位）右（低位）到左（

3、高位）各位各位的的权值权值，每位权值为，每位权值为 ，n表示位数。表示位数。2是二进制数的是二进制数的基数，基数，多少进制基数多少进制基数就是多少。二进制数有就是多少。二进制数有且仅有且仅有2种不同的数字：种不同的数字：0和和1，基本计数规则是逢二进，基本计数规则是逢二进一，即一，即1+1=10。1 0 0 1权值：权值：8,4,2,1权值公式：权值公式：低低1n21n2高高【学】比特，字节，文件大小的单位计算机中数据的最小单位是计算机中数据的最小单位是二进制位二进制位，称为比特，称为比特(bit,(bit,简写为简写为b)b)。计算机存储数据的基本单位是计算机存储数据的基本单位是字节字节（B

4、yteByte，简写为，简写为B B），），1B=8b1B=8b因为计算机内数据都是以因为计算机内数据都是以二进制二进制形式存储的，所以文件大小的单形式存储的，所以文件大小的单位也是字节。但字节单位太小，常用的有位也是字节。但字节单位太小，常用的有KB,MB,GBKB,MB,GB等。等。1B=8b1B=8b1KB=21KB=21010B=1024BB=1024B1MB=21MB=21010KB=2KB=22020B=1,048,576BB=1,048,576B1GB=21GB=21010MB=2MB=22020KB=2KB=23030B=1,073,741,824BB=1,073,741,82

5、4B递进倍数是递进倍数是2 21010=1024=1024，因此民间把，因此民间把1010月月2424日戏称为日戏称为“程序员节程序员节”。一、数值型数据(非负整数)的编码【学】二进制数转换为十进制二进制转十进制：二进制转十进制：将该二进制数的每个位置上的数字与其对应位置的权值相乘，将该二进制数的每个位置上的数字与其对应位置的权值相乘，然后求和即可。然后求和即可。Eg:（10010）2 =1*+0+0+1*+0=16+2=184212【悟】非十进制转十数制类比二进制转十进制类比二进制转十进制数位乘位权求和数位乘位权求和的方法的方法,我们可得我们可得八进制数转十进制八进制数转十进制：如如2021

6、(8)=2021(8)=2 2*8 83 3+0+2+0+2*8 81 1+1+1*8 8o o=1041=1041，八进制数的基数是，八进制数的基数是8 8，八进制整数从右，八进制整数从右到左各位的权值依次是到左各位的权值依次是8 80 0，8 81 1，8 82 2，8 83 3，八进制数有，八进制数有8 8种不同的数字：种不同的数字：0 0，1 1，2 2，7 7，基本计数规则是逢八进一，即，基本计数规则是逢八进一，即7+1=107+1=10。Eg:(73)Eg:(73)8 8=7=7*8 81 1+3+3*8 80 0=59=59 同理，对于十六进制数来讲，其基数是同理，对于十六进制数

7、来讲，其基数是1616，要有，要有1616种不同的数字，除了种不同的数字，除了0 0，1 1，2 2，9 9，还需补充，还需补充6 6个符号，一般用个符号，一般用AF(af)AF(af)，分别相当于十进制数，分别相当于十进制数的的10151015。基本计数规则是逢十六进一，即。基本计数规则是逢十六进一，即F+1=10.F+1=10.十六进制整数从右到左各十六进制整数从右到左各位的权值依次是位的权值依次是16160 0，16161 1，16162 2，16163 3，.例如十六进制整数例如十六进制整数2F3D(16)=22F3D(16)=2*16163 3+F(15)+F(15)*16162 2

8、+3+3*16161 1+D(13)+D(13)*16160 0=1209312093一般地，非十进制（一般地，非十进制（R进制）基数为进制）基数为R，转成十进制采用，转成十进制采用“按权展开按权展开求和求和”法。每位对应权值为法。每位对应权值为 。1nR【练】非十进制转十数制1011010010110100(2)(2)=()=()(10)(10)255255(8)(8)=()=()(10)(10)E2E2(16)(16)=()=()(10)(10)180173226【学】十进制整数转换为二进制数把十进制非负整数转换为二进制数，可使用把十进制非负整数转换为二进制数，可使用短除法短除法，即，即“

9、除二取余除二取余”法。例如，把十进法。例如，把十进制整数制整数1818转换为二进制数的过程如图转换为二进制数的过程如图3.1.73.1.7所示，结果为所示，结果为1818（1010）=10010=10010（2 2）。一、数值型数据(非负整数)的编码一般地，十进制非负整数转成一般地，十进制非负整数转成R进制（进制（R=2）基数为）基数为R，采用，采用“除除R逆向取余法逆向取余法”。逆逆写写一、数值型数据(非负整数)的编码【练】仿照图3.1.7：1、将十进制整数75转换为2进制 2、将十进制整数75转换为8进制3、将十进制整数75转换为16进制补充：补充：八进制转二进制：八进制转二进制：“一分三

10、一分三”，反之，反之，“三合一三合一”。十六进制转二进制：十六进制转二进制：“一分四一分四”，反之，反之，“四合一四合一”。（53）8101011）2【练】填写下表，熟悉巩固十进制二进制十六进制十进制二进制十六进制016117218319420521622723824925102611271228132914301531十进制二进制十六进制十进制二进制十六进制00016100001011117100011121021810010123113191001113410042010100145101521101011561106221011016711172310111178100082411000

11、18910019251100119101010A26110101A111011B27110111B121100C28111001C131101D29111011D141110E30111101E151111F31111111F一、数值型数据(非负整数)的编码【学】在Python中，可使用函数int(num,R)将R进制的整数num转换为十进制，这里num要使用字符型(常数两端加上引号)int(11011010,2)#int(11011010,2)#将二进制整数将二进制整数1101101011011010转换为十进制转换为十进制218#218#返回结果为十进制整数返回结果为十进制整数 int(2

12、071,8)#int(2071,8)#将八进制整数将八进制整数20712071转换为十进制转换为十进制1081#1081#返回结果为十进制整数返回结果为十进制整数 int(FF,16)#int(FF,16)#将十六进制整数将十六进制整数FFFF转换为十进制转换为十进制255#255#返回结果为十进制整数返回结果为十进制整数一、数值型数据(非负整数)的编码【学】在Python中，可使用函数bin(num)，oct(num)，hex(num)，将十进制整数num分别转换为二、八、十六进制，这里num为整数 bin(100)#bin(100)#将十进制整数将十进制整数100转换为二进制转换为二进制0

13、b1100100#0b1100100#返回结果为字符串，返回结果为字符串，前缀前缀0b表示二进制表示二进制 oct(100)#oct(100)#将十进制整数将十进制整数100转换为八进制转换为八进制0o144#0o144#返回结果为字符串，返回结果为字符串，前缀前缀0o表示八进制表示八进制 hex(100)#hex(100)#将十进制整数将十进制整数100转换为十六进制转换为十六进制0 x64#0 x64#返回结果为字符串，返回结果为字符串，前缀前缀0 x表示十六进制表示十六进制一、数值型数据(非负整数)的编码二、文本型数据(字符)的编码【做做】活动活动2 2 查看数据的编码查看数据的编码 在

14、在PythonPython中，通过中，通过ord()ord()函数查看字符的编码，函数查看字符的编码，函数函数chr()返回对应的字符。返回对应的字符。ord(1)#显示字符“1”的编码值49 ord(A)#显示字符“A”的编码值65 ord(男)#显示字符“男”的编码值30007 chr(30007)#将编码值转为对应字符男【学】ASCII码二、文本型数据(字符)的编码用于文本数据字符编码的方案有多种类型，其中ASCII码和unicode是典型的2种方案。用7位或8位二进制数表示一个字符，集中定义了大小写英文字母，标点符号和数字等字符和符号，共128个。计算机内部用一个字节来存放一个ASCI

15、I码字符，最高位用0表示，例如，“A”的ASCII码为01000001，即65。【学】Unicode码1.产生原因：解决传统字符编码方案的局限性，用2个字节表示一个符号。2.ASCII码与unicode码的关系：后者兼容前者，是全球可以共享的编码字符集是全球可以共享的编码字符集。原来用ASCII码能表示的字符，其对应的unicode码只是在原来的ASCII码前加上8个0。比如“a”的ASCII码是01100001，其unicode码是00000000 011000013.计算机要处理汉字，必须对每个汉字进行编码，每个汉字至少需要2个字节。4.汉字编码方案：（1）GB 23121980字符集共收

16、录字符集共收录6763个汉字个汉字（2）GBK字符集，兼容字符集，兼容GB 23121980标准，收入标准，收入21003个汉字个汉字（3）GB 180302000字符集，包含字符集，包含GBK字符集和字符集和CJK统一汉字扩充统一汉字扩充A的汉字，共计的汉字，共计27533个汉字；个汉字；（4）GB 180302005字符集，在字符集，在GB 180302000的基础上，增加了的基础上，增加了CJK统一汉字扩充统一汉字扩充B的汉字及其他汉字，的汉字及其他汉字，共计共计70244个汉字。个汉字。除了文本数据、声音数据外，其他类型的数据也都有各自的编码方式。与声音数据类似，图像数据的数字化，也需

17、要先进行采样。视频是图像（称为帧）在时间上的表示，一段视频就是一系列的帧连续播放而形成的，同时，视频往往有伴音。由于视频常常数据量很大，往往要压缩存储。二进制的优点与缺点。优点：二进制的优点与缺点。优点：1.1.使计算自动化成为可能使计算自动化成为可能。二进制，只有。二进制，只有0 0和和1 1两个状态，具有两个状态，具有2 2个稳定状态的电子个稳定状态的电子器件很多，如开关的接通和断开，晶体管的导通和截止、磁元件的正负剩磁、电位电器件很多，如开关的接通和断开，晶体管的导通和截止、磁元件的正负剩磁、电位电平的高与低等都可表示平的高与低等都可表示0 0、1 1两个数码。两个数码。2.2.使自动化

18、计算装置简便可靠使自动化计算装置简便可靠。二进制数的运算法则少，运算简单，使计算机运算。二进制数的运算法则少，运算简单，使计算机运算器的硬件结构大大简化（十进制的乘法九九口诀表器的硬件结构大大简化（十进制的乘法九九口诀表5555条公式，而二进制乘法只有条公式，而二进制乘法只有4 4条规条规则）。则）。3.3.使自动化逻辑运算简单易行使自动化逻辑运算简单易行。由于二进制。由于二进制0 0和和1 1正好和逻辑代数的假（正好和逻辑代数的假（FalseFalse）和）和真（真（TrueTrue）相对应，有逻辑代数作为理论基础，用二进制能很方便地进行逻辑运算。）相对应，有逻辑代数作为理论基础，用二进制能

19、很方便地进行逻辑运算。缺点：缺点：1.1.用二进制表示一个数时，用二进制表示一个数时，位数太多，太繁琐位数太多，太繁琐。故有。故有1616进制。进制。2.2.难于记忆，可读性差难于记忆，可读性差。所以，与人类交互时，计算机系统已经尽量隐藏了二进制。所以，与人类交互时，计算机系统已经尽量隐藏了二进制的内核了，尽可能人性化了（数值则已自动转为十进制了）。的内核了，尽可能人性化了（数值则已自动转为十进制了）。【了解了解】汉字的其他编码及相互关系（拓展）汉字的其他编码及相互关系（拓展）l 回顾二进制、八进制、十六进制特点。l 非十进制（2、8、16等）与十进制的转换：按权展开求和。l 十进制转成非十进

20、制（2、8、16等）：除基取余逆写。l 了解文本的编码：ASCII码与unicode码。l 了解我国汉字编码的发展历程。【练习【练习1 1】进制转换】进制转换1011010010110100(2)(2)=()=()(10)(10)3D 3D(16)(16)=()=()(10)(10)255255(10)(10)=()=()(16)(16)100 100(10)(10)=()=()(2)(2)E2E2(16)(16)=()=()(2)(2)11100101 11100101(2)(2)=()=()(16)(16)【练习【练习2 2】我们最熟悉的是十进制，在十进制中，有】我们最熟悉的是十进制，在十进制中，有2121*12=25212=252，那么这个结，那么这个结论还在哪些进制中成立？为什么？论还在哪些进制中成立？为什么？