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第3單元　認識數據
3.1數據編碼
必修1　數據與計算
目
錄
1
知識梳理
2
知識拓展
3
鞏固練習
編碼是信息從一種形式或格式轉換為另一種形式或格式的過程。計算機的編碼是指用預先規定的方法將文字、數字或其他對象編成可以存儲在計算機里的數值。
1.模擬信號與數字信號
按照取值特征,可以將信號分為模擬信號和數字信號。
（1）模擬信號：其值被稱為模擬數據,用傳感器直接獲得的信號,如聲音、溫度和壓強等。
特征：模擬信號的值是隨時間而連續變化的,波形光滑。
（2）數字信號：其值被稱為數字數據,直接用計算機所能理解的二進制表示,方便計算機進行處理。
特征：數字信號隨時間的變化是非連續的,可以由模擬信號轉換得來。
2.聲音的數字化
聲音的數字化：是指將模擬聲音數據轉換為數字數據的過程。
將模擬聲音數據轉換為數字數據的過程：采樣→量化→編碼。
3.二進制與數制轉換
計算機外部的各種形式的數據經過編碼后,都以二進制的形式存儲在計算機中。
二進制數只有0和1這兩個數字符號,其計數特點是“逢二進一”。
計算機中存儲數據的最小單位是二進制位,用比特（bit）表示。1比特能表示兩種（21）狀態（即0或1）,2比特可以表示00、01、10、11四種（22）狀態,3比特可表示八種（23）狀態……計算機存儲數據的基本單位是字節（Byte,簡寫為B）,8比特構成1字節,1字節二進制數可表示28（256）種狀態。
在二進制數中,每一個數字在不同位置上具有不同的權值,各位上的權值是基數2的若干次冪,如二進制數10010,5個位置上的權值從右往左可以表示為： 20、21、22、23、24。
將二進制轉換為十進制數時,只要將二進制數的每位上的數字與其對應位置的權值相乘,然后求和即可。如10010（2） ＝ 1×24＋0×23＋0×22＋1×21＋0×20 ＝18（10）。
將十進制非負整數轉換為二進制數,可使用短除法,即“除二取余”法。例如,把將十進制整數18轉換為二進制的過程,方法如下：
18（10）＝10010（2）
由于二進制數位數較多、書寫不便,故常改用十六進制數表示。十六進制需要使用16個不同的基本數字,除了阿拉伯數字0到9外,一般用字母A到F（或a～f）依次表示后續數字（相當于十進制數中的10～15）。十六進制的基本計數規則是“逢十六進一”,即F＋1＝10。
R進制（R≥2）非負整數轉換成十進制數采用“按權展開求和法”。
十進制非負整數轉換成R進制數（R≥2）采用“除R取余法”。
Python中的非十進制表示方式：
二進制：用“0b”作為前綴,表示一個二進制數值。
八進制：用“0o”作為前綴,表示一個八進制數值。
十六進制：用“0x”作為前綴,表示一個十六進制數值。
Python中的進制轉換函數：
bin（）：將一個整數轉換為對應二進制數的函數。
oct（）：將一個整數轉換為對應八進制數的函數。
int（）：根據一個字符串或浮點數創建一個新的整數的函數。
hex（）：將一個整數轉換為對應十六進制數的函數。
4.文本數據的編碼
文本數據是用來表示一定意思的一系列字符,包括字母、數字、標點符號、漢字等。
文本數據字符最為典型的兩種編碼方案是ASCII碼和Unicode碼。
（1）ASCII碼（American Standard Code for Information Interchange,美國信息交換標準碼）
ASCII碼用7位（標準ASCII碼）或8位（擴展ASCII碼）二進制數表示一個字符,集中定義了大小寫英文字母、標點符號和數字等字符和符號,共128個。計算機內部用一個字節來存放一個ASCII碼字符,最高位用0表示,如“A”的ASCII編碼為01000001,即65。
常用的ASCII碼
ASCII碼（十進制） 字符
0—31 控制字符或通信專用字符（不可見）
32 空格
48—57 數字0～9
65—90 大寫英文字母A～Z
97—122 小寫英文字母a～z
其他 英文標點符號、運算符號、括號等
（2）Unicode碼
Unicode是為了解決傳統的字符編碼方案的局限而產生的。例如,它可以用兩個字節來表示一個符號,也可以用更多字節來對字符進行編碼。Unicode字符集,是全球可以共享的編碼字符集,涵蓋了世界上主要文字的字符,其中包括簡、繁體漢字,共計74 686個漢字。
圖像數據（如顏色）的數字化,也需要先進行采樣,但不同的是,圖像數據是在空間上的變化,而不是在時間上的變化。
視頻是圖像（稱為幀）在時間上的表示,一段視頻就是一系列的幀連續播放而形成的,同時視頻往往也有伴音。由于視頻常常數據量很大,往往需要壓縮存儲,以便傳播。
1.下面選項中屬于數字信號的是（　D　）。
A.膠卷上記錄的照片 B.電話線中傳輸的信號
C.錄音磁帶上記錄的信號 D.計算機中的圖片文件
D
2.下列信號中屬于數字信號的是（　D　）。
A
B
D
C
D
3.聲音信息數字化的兩個主要過程是（　C　）。
A.編碼、存儲 B.壓縮、采樣
C.采樣、量化 D.量化、壓縮
4.小明錄制了一段時長為4分鐘、采樣頻率為44.1KHz、量化位數為8位、單聲道的無壓縮音頻,需要占用的存儲空間大約是（　B　）MB。
A.20 B.10 C.40 D.5
C
B
5.下列關于ASCII碼的描述中,錯誤的是（　D　）。
A.（美國信息交換標準碼）用7位（標準ASCII碼）或8位（擴展ASCII碼）二進制數表示一個字符
B.標準ASCII碼字符集中定義了大小寫英文字母、標點符號和數字等字符和符號,共128個
C.計算機內部用一個字節來存放一個ASCII碼字符,最高位用0表示
D.“A”的ASCII碼為01000001,即65,“a”的ASCII碼與“A”的相同
6.在GB2312編碼方案中,存儲一個漢字需要占用（　B　）空間。
A.1B B.2B C.1KB D.2b
D
B
7.下列字符中,ASCII碼值最大的是（　D　）。
A.a B.A C.Y D.x
8.“A”的ASCII碼為01000001,“B”的ASCII碼為（　B　）。
A.01000000 B.01000010
C.01000011 D.01000100
9.十進制數17轉換成二進制數是（　B　）。
A.（11000）2 B.（10001）2
C.（10010）2 D.（10111）2
D
B
B
10.將二進制數101011轉換成十進制數是（　C　）。
A.45 B.46 C.43 D.47
C

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