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高中信息技术教科版 (2019)必修1 数据与计算3.1 数据编码教学演示ppt课件
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这是一份高中信息技术教科版 (2019)必修1 数据与计算3.1 数据编码教学演示ppt课件，共22页。PPT课件主要包含了把两图关联起来看，思考进制转换，二进制的特点等内容，欢迎下载使用。
【教学目标】 理解信息编码的原理掌握进制及其之间的转换理解数据编码的意义和作用。【教学重点】认识二进制，了解文本的编码 。【教学难点】二进制及与其他进制之间的转换。
【游戏导入】卡片组合游戏
【玩中做 做中思】0.数1，2，4，8，16构成什么数列？公比是多少？1.用这5张卡片，最大能表示的十进制数是多少（等比数列部分和）？若用二进制数表示，是多少？如何分别表示十进制数的0，1，2，3，…？2.如果要表示更大的数，怎么办？例如：255.3.现有255个相同的苹果，事先分装成若干袋，每袋装若干个苹果，当用户来买苹果时，无论他要多少个（[0,255]之内），都可以不拆开袋子，直接选取几个袋子给他。那么事先应该怎样装袋？有多少种装袋方案？如果他要100个苹果，则应给他哪几袋？
【思考】二进制与数制转换
二进制数01001所表示的数的含义：1*1+0*2+0*4+1*8+0*16=1*20+0*21+0*22+1*23+0*24=9其中20，21，22，23，24，…，称为二进制整数从右到左各位的权值，2是二进制数的基数。二进制数有且仅有2种不同的数字：0和1，基本计数规则是逢二进一，即1+1=10.
一、数值型数据(非负整数)的编码
十进制数特点：如2019(10)=9*100+1*101+0*102+2*103=2019，十进制数的基数是10，十进制整数从右到左各位的权值依次是100，101，102，103，…，十进制数有10种不同的数字：0，1，2，…，9，基本计数规则是逢十进一，即9+1=10.
十六进制特点：对于十六进制数来讲，其基数是16，要有16种不同的数字，除了0，1，2，…，9，还需补充6个符号，一般用A~F(a~f)，分别相当于十进制数的10~15。基本计数规则是逢十六进一，即F+1=10. 十六进制整数从右到左各位的权值依次是160，161，162，163，….例如十六进制整数2F3D(16)=D(13)*160+3*161+F(15)*162+2*163=12093
数制只是表示数的一种方法，同一个数值用任何数制表示都是一样的，我们数学中都是采用十进制，计算机内部信息的表示是采用二进制。
1.使计算自动化成为可能。二进制，只有0和1两个状态，具有2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、电位电平的高与低等都可表示0、1两个数码。2.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，使计算机运算器的硬件结构大大简化（十进制的乘法九九口诀表55条公式，而二进制乘法只有4条规则）。3.使自动化逻辑运算简单易行。由于二进制0和1正好和逻辑代数的假（False）和真（True）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。基于这3条，计算机系统采用二进制。
1.用二进制表示一个数时，位数太多，太繁琐。故有16进制。2.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的内核了，尽可能人性化了（数值则已自动转为十进制了）。
【练】填写下表，熟悉巩固
【做一做】十进制整数转换为其他进制数
把十进制非负整数转换为二进制数，可使用短除法，即“除二取余”法。例如，把十进制整数18转换为二进制数的过程如图3.1.7所示，结果为18（10）= 。
所得的余数倒排，即从高位到低位排列就是所得数。
【练1】请将8进制数2071转换为十进制
=1*80+7*81+0*82+2*83 =1081
【练2】请将10进制数1082转换为八进制
（1082）10=（2072）8
【做一做】在Pythn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) #将二进制整数11011010转换为十进制218 #返回结果为十进制整数>>> int('2071',8) #将八进制整数2071转换为十进制1081 #返回结果为十进制整数>>> int('FF',16) #将十六进制整数FF转换为十进制255 #返回结果为十进制整数
体验Pythn中数值型数据(非负整数)的编码
【学】比特，字节，文件大小的单位
计算机中数据的最小单位是二进制位，称为比特(bit,简写为b)。计算机存储数据的基本单位是字节（Byte，简写为B），1B=8b因为计算机内数据都是以二进制形式存储的，所以文件大小的单位也是字节。但字节单位太小，常用的有KB,MB,GB等。1KB=210B=1024B1MB=210KB=220B=1,048,576B1GB=210MB=220KB=230B=1,073,741,824B
【体验】在Pythn中，可使用函数bin(num)，ct(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) #将十进制整数100转换为二进制'0b1100100' #返回结果为字符串，前缀0b表示二进制>>> ct(100) #将十进制整数100转换为八进制'0144' #返回结果为字符串，前缀0表示八进制>>> hex(100) #将十进制整数100转换为十六进制'0x64' #返回结果为字符串，前缀0x表示十六进制
二、文本型数据(字符)的编码
【做一做】活动2 查看数据的编码 在Pythn中，通过rd()函数查看字符的编码
>>> rd('1') #显示字符“1”的编码值49>>> rd('A') #显示字符“A”的编码值65>>> rd('男') #显示字符“男”的编码值30007>>> chr(30007) #显示编码值为30007的字符'男'
【学一学】ASCII码
【学一学】Unicde码
汉字编码之国家标准：（1）GB 2312—1980字符集共收录6763个汉字（2）GBK字符集，兼容GB 2312—1980标准，收入21003个汉字（3）GB 18030—2000字符集，包含GBK字符集和CJK统一汉字扩充A的汉字，共计27533个汉字；（4）GB 18030—2005字符集，在GB 18030—2000的基础上，增加了CJK统一汉字扩充B的汉字及其他汉字， 共计70244个汉字。 Unicde字符集，是全球可以共享的编码字符集，涵盖了世界上主要文字的字符，其中包括简繁体汉字，共计74686个汉字。如汉字“男” 的Unicde编码为30007（十进制），用十六进制表示为7537，用二进制表示为0111010100110111。在Pythn中，函数rd()返回的是字符的Unicde码值，函数chr()返回Unicde码对应的字符。
【做一做】在Pythn中输出自己的姓名，但表达式中不得直接出现这些汉字
>>> chr(24352)+chr(39134)'张飞' #返回“张飞”
>>>str(rd("枣"))+ " "+str(rd("庄"))'26531 24196'
【了解】汉字的其他编码及相互关系（拓展）
①区位码 在GB2312-80《信息交换用汉字编码字符集》中，所有的国标汉字与符号组成一个94×94的矩阵。在此方阵中,每一行称为一个"区",每一列称为一个"位",因此,这个方阵实际上组成了一个有94个区(区号分别为1到94)、每个区内有94个位(位号分别为1到94)的汉字字符集。一个汉字所在的区号和位号简单地组合在一起就构成了该汉字的"区位码"。在汉字的区位码中，高两位为区号，低两位为位号。 在区位码中，01-09区为682个特殊字符，16~87区为汉字区，包含6763个汉字 。其中16-55区为一级汉字(3755个最常用的汉字，按拼音字母的次序排列)，56-87区为二级汉字(3008个汉字，按部首次序排列)。如“热”字的区位码为4040（第40区第40位）。
②国标码 国标码是由区位码稍作转换得到,其转换方法为:先将十进制区码和位码转换为十六进制的区码和位码，再将这个代码的第一个字节和第二个字节分别加上20H，就得到国标码。如:"热"字的国标码为4848H，它是经过下面的转换得到的:4040D→2828H→+2020H→4848H。
③机内码 国标码是汉字信息交换的标准编码，但因其前后字节的最高位为0，与ASCII码发生冲突。如"热"字，国标码为4848H，而英文字符"H"的ASCII也为48H，现假如内存中有两个字节为48H和48H，这到底是一个汉字，还是两个英文字符"H"？于是就出现了二义性，显然，国标码是不可能在计算机内部直接采用的，于是，汉字的机内码采用变形国标码，其变换方法为:将国标码的每个字节都加上128（即80H），即将两个字节的最高位由0改1，其余7位不变，如上面我们知道，"热"字的国标码为4848H，加上8080H，因此，“热”字的机内码就是C8C8H。“热”字的Unicde码为70EDH。Unicde码与机内码（基于我国国标编码），是两套独立的编码体系，相互之间没有固定的转换机制。
④输入码 在使用键盘录入汉字时，要用到输入码。“热”字的全拼输入法编码为re，五笔字型输入法编码为rvy。⑤字形码 显示、打印汉字时要用到字库字形。
下面的软件，调用了宋体16点阵字库，来显示汉字：
【做一做】你能写出图中汉字“热”的字形编码吗？用十六进制表示（直接将二进制转换为十六进制，每4位二进制数字对应1位十六进制数字）。汉字“热”的字形编码占多少字节？
参考答案：0840 0840 0848 7FFC 0848 0A48 1CC8 6848 08A8 088A 290A 1204 0000 4888 4446 8442，占32字节
【教学目标】 理解信息编码的原理掌握进制及其之间的转换理解数据编码的意义和作用。【教学重点】认识二进制，了解文本的编码 。【教学难点】二进制及与其他进制之间的转换。
【游戏导入】卡片组合游戏
【玩中做 做中思】0.数1，2，4，8，16构成什么数列？公比是多少？1.用这5张卡片，最大能表示的十进制数是多少（等比数列部分和）？若用二进制数表示，是多少？如何分别表示十进制数的0，1，2，3，…？2.如果要表示更大的数，怎么办？例如：255.3.现有255个相同的苹果，事先分装成若干袋，每袋装若干个苹果，当用户来买苹果时，无论他要多少个（[0,255]之内），都可以不拆开袋子，直接选取几个袋子给他。那么事先应该怎样装袋？有多少种装袋方案？如果他要100个苹果，则应给他哪几袋？
【思考】二进制与数制转换
二进制数01001所表示的数的含义：1*1+0*2+0*4+1*8+0*16=1*20+0*21+0*22+1*23+0*24=9其中20，21，22，23，24，…，称为二进制整数从右到左各位的权值，2是二进制数的基数。二进制数有且仅有2种不同的数字：0和1，基本计数规则是逢二进一，即1+1=10.
一、数值型数据(非负整数)的编码
十进制数特点：如2019(10)=9*100+1*101+0*102+2*103=2019，十进制数的基数是10，十进制整数从右到左各位的权值依次是100，101，102，103，…，十进制数有10种不同的数字：0，1，2，…，9，基本计数规则是逢十进一，即9+1=10.
十六进制特点：对于十六进制数来讲，其基数是16，要有16种不同的数字，除了0，1，2，…，9，还需补充6个符号，一般用A~F(a~f)，分别相当于十进制数的10~15。基本计数规则是逢十六进一，即F+1=10. 十六进制整数从右到左各位的权值依次是160，161，162，163，….例如十六进制整数2F3D(16)=D(13)*160+3*161+F(15)*162+2*163=12093
数制只是表示数的一种方法，同一个数值用任何数制表示都是一样的，我们数学中都是采用十进制，计算机内部信息的表示是采用二进制。
1.使计算自动化成为可能。二进制，只有0和1两个状态，具有2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、电位电平的高与低等都可表示0、1两个数码。2.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，使计算机运算器的硬件结构大大简化（十进制的乘法九九口诀表55条公式，而二进制乘法只有4条规则）。3.使自动化逻辑运算简单易行。由于二进制0和1正好和逻辑代数的假（False）和真（True）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。基于这3条，计算机系统采用二进制。
1.用二进制表示一个数时，位数太多，太繁琐。故有16进制。2.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的内核了，尽可能人性化了（数值则已自动转为十进制了）。
【练】填写下表，熟悉巩固
【做一做】十进制整数转换为其他进制数
把十进制非负整数转换为二进制数，可使用短除法，即“除二取余”法。例如，把十进制整数18转换为二进制数的过程如图3.1.7所示，结果为18（10）= 。
所得的余数倒排，即从高位到低位排列就是所得数。
【练1】请将8进制数2071转换为十进制
=1*80+7*81+0*82+2*83 =1081
【练2】请将10进制数1082转换为八进制
（1082）10=（2072）8
【做一做】在Pythn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) #将二进制整数11011010转换为十进制218 #返回结果为十进制整数>>> int('2071',8) #将八进制整数2071转换为十进制1081 #返回结果为十进制整数>>> int('FF',16) #将十六进制整数FF转换为十进制255 #返回结果为十进制整数
体验Pythn中数值型数据(非负整数)的编码
【学】比特，字节，文件大小的单位
计算机中数据的最小单位是二进制位，称为比特(bit,简写为b)。计算机存储数据的基本单位是字节（Byte，简写为B），1B=8b因为计算机内数据都是以二进制形式存储的，所以文件大小的单位也是字节。但字节单位太小，常用的有KB,MB,GB等。1KB=210B=1024B1MB=210KB=220B=1,048,576B1GB=210MB=220KB=230B=1,073,741,824B
【体验】在Pythn中，可使用函数bin(num)，ct(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) #将十进制整数100转换为二进制'0b1100100' #返回结果为字符串，前缀0b表示二进制>>> ct(100) #将十进制整数100转换为八进制'0144' #返回结果为字符串，前缀0表示八进制>>> hex(100) #将十进制整数100转换为十六进制'0x64' #返回结果为字符串，前缀0x表示十六进制
二、文本型数据(字符)的编码
【做一做】活动2 查看数据的编码 在Pythn中，通过rd()函数查看字符的编码
>>> rd('1') #显示字符“1”的编码值49>>> rd('A') #显示字符“A”的编码值65>>> rd('男') #显示字符“男”的编码值30007>>> chr(30007) #显示编码值为30007的字符'男'
【学一学】ASCII码
【学一学】Unicde码
汉字编码之国家标准：（1）GB 2312—1980字符集共收录6763个汉字（2）GBK字符集，兼容GB 2312—1980标准，收入21003个汉字（3）GB 18030—2000字符集，包含GBK字符集和CJK统一汉字扩充A的汉字，共计27533个汉字；（4）GB 18030—2005字符集，在GB 18030—2000的基础上，增加了CJK统一汉字扩充B的汉字及其他汉字， 共计70244个汉字。 Unicde字符集，是全球可以共享的编码字符集，涵盖了世界上主要文字的字符，其中包括简繁体汉字，共计74686个汉字。如汉字“男” 的Unicde编码为30007（十进制），用十六进制表示为7537，用二进制表示为0111010100110111。在Pythn中，函数rd()返回的是字符的Unicde码值，函数chr()返回Unicde码对应的字符。
【做一做】在Pythn中输出自己的姓名，但表达式中不得直接出现这些汉字
>>> chr(24352)+chr(39134)'张飞' #返回“张飞”
>>>str(rd("枣"))+ " "+str(rd("庄"))'26531 24196'
【了解】汉字的其他编码及相互关系（拓展）
①区位码 在GB2312-80《信息交换用汉字编码字符集》中，所有的国标汉字与符号组成一个94×94的矩阵。在此方阵中,每一行称为一个"区",每一列称为一个"位",因此,这个方阵实际上组成了一个有94个区(区号分别为1到94)、每个区内有94个位(位号分别为1到94)的汉字字符集。一个汉字所在的区号和位号简单地组合在一起就构成了该汉字的"区位码"。在汉字的区位码中，高两位为区号，低两位为位号。 在区位码中，01-09区为682个特殊字符，16~87区为汉字区，包含6763个汉字 。其中16-55区为一级汉字(3755个最常用的汉字，按拼音字母的次序排列)，56-87区为二级汉字(3008个汉字，按部首次序排列)。如“热”字的区位码为4040（第40区第40位）。
②国标码 国标码是由区位码稍作转换得到,其转换方法为:先将十进制区码和位码转换为十六进制的区码和位码，再将这个代码的第一个字节和第二个字节分别加上20H，就得到国标码。如:"热"字的国标码为4848H，它是经过下面的转换得到的:4040D→2828H→+2020H→4848H。
③机内码 国标码是汉字信息交换的标准编码，但因其前后字节的最高位为0，与ASCII码发生冲突。如"热"字，国标码为4848H，而英文字符"H"的ASCII也为48H，现假如内存中有两个字节为48H和48H，这到底是一个汉字，还是两个英文字符"H"？于是就出现了二义性，显然，国标码是不可能在计算机内部直接采用的，于是，汉字的机内码采用变形国标码，其变换方法为:将国标码的每个字节都加上128（即80H），即将两个字节的最高位由0改1，其余7位不变，如上面我们知道，"热"字的国标码为4848H，加上8080H，因此，“热”字的机内码就是C8C8H。“热”字的Unicde码为70EDH。Unicde码与机内码（基于我国国标编码），是两套独立的编码体系，相互之间没有固定的转换机制。
④输入码 在使用键盘录入汉字时，要用到输入码。“热”字的全拼输入法编码为re，五笔字型输入法编码为rvy。⑤字形码 显示、打印汉字时要用到字库字形。
下面的软件，调用了宋体16点阵字库，来显示汉字：
【做一做】你能写出图中汉字“热”的字形编码吗？用十六进制表示（直接将二进制转换为十六进制，每4位二进制数字对应1位十六进制数字）。汉字“热”的字形编码占多少字节？
参考答案：0840 0840 0848 7FFC 0848 0A48 1CC8 6848 08A8 088A 290A 1204 0000 4888 4446 8442，占32字节
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