序=算法 + 數據結構
對應到計算機的組成原理(硬件層面)
計算機用0/1組成的二進制,來表示所有信息
萬物在計算機里都是0和1,搞清楚各種數據在二進制層面是怎么表示的,是我們的必修課。
在實際應用中最常遇到的問題,也就是文本字符串是怎么表示成二進制的,特別是我們會遇到的亂碼究竟是怎么回事兒
在開發的時候,所說的Unicode和UTF-8之間有什么關系。
理解了這些,相信以后遇到任何亂碼問題,你都能手到擒來了。
二進制和我們平時用的十進制,并沒有本質區別,只是平時是“逢十進一”,這里變成了“逢二進一”
每一位,相比于十進制下的0~9這十個數字,我們只能用0和1這兩個數字。
任何一個十進制的整數,都能通過二進制表示出來
把一個二進制數,對應到十進制,非常簡單,就是把從右到左的第N位,乘上一個2的N次方,然后加起來,就變成了一個十進制數
當然,既然二進制是一個面向程序員的“語言”,這個從右到左的位置,自然是從0開始的。
比如0011這個二進制數,對應的十進制表示,就是
>$0×2^3+0×2^2+1×2^1+1×2^0$<×2^3+0×2^2+1×2^1+1×2^0$
$=3$
代表十進制的3
對應地,如果我們想要把一個十進制的數,轉化成二進制,使用短除法就可以了
也就是,把十進制數除以2的余數,作為最右邊的一位。然后用商繼續除以2,把對應的余數緊靠著剛才余數的右側,這樣遞歸迭代,直到商為0就可以了。
剛才我們舉的例子都是正數,對于負數來說,情況也是一樣的嗎?
我們可以把一個數最左側的一位,當成是對應的正負號,比如0為正數,1為負數,這樣來進行標記。
這樣,一個4位的二進制數, 0011就表示為+3。而1011最左側的第一位是1,所以它就表示-3。這個其實就是整數的原碼表示法
原碼表示法有一個很直觀的缺點就是,0可以用兩個不同的編碼來表示,1000代表0, 0000也代表0。習慣萬事一一對應的程序員看到這種情況,必然會被“逼死”。
于是,我們就有了另一種表示方法。我們仍然通過最左側第一位的0和1,來判斷這個數的正負。但是,我們不再把這一位當成單獨的符號位,在剩下幾位計算出的十進制前加上正負號,而是在計算整個二進制值的時候,在左側最高位前面加個負號。
比如,一個4位的二進制補碼數值1011,轉換成十進制,就是
$-1×2^3+0×2^2+1×2^1+1×2^0$
$=-5$
如果最高位是1,這個數必然是負數;最高位是0,必然是正數。并且,只有0000表示0,1000在這樣的情況下表示-8。一個4位的二進制數,可以表示從-8到7這16個整數,不會白白浪費一位。
當然更重要的一點是,用補碼來表示負數,使得我們的整數相加變得很容易,不需要做任何特殊處理,只是把它當成普通的二進制相加,就能得到正確的結果。
我們簡單一點,拿一個4位的整數來算一下,比如 -5 + 4=-1,-5 + 6=1
我們各自把它們轉換成二進制來看一看。如果它們和無符號的二進制整數的加法用的是同樣的計算方式,這也就意味著它們是同樣的電路。
不僅數值可以用二進制表示,字符乃至更多的信息都能用二進制表示
最典型的例子就是字符串(Character String)
最早計算機只需要使用英文字符,加上數字和一些特殊符號,然后用8位的二進制,就能表示我們日常需要的所有字符了,這個就是我們常常說的ASCII碼(American Standard Code for Information Interchange,美國信息交換標準代碼)
ASCII碼就好比一個字典,用8位二進制中的128個不同的數,映射到128個不同的字符里
比如,小寫字母a在ASCII里面,就是第97個,也就是二進制的0110 0001,對應的十六進制表示就是 61。而大寫字母 A,就是第65個,也就是二進制的0100 0001,對應的十六進制表示就是41。
在ASCII碼里面,數字9不再像整數表示法里一樣,用0000 1001來表示,而是用0011 1001 來表示。字符串15也不是用0000 1111 這8位來表示,而是變成兩個字符1和5連續放在一起,也就是 0011 0001 和 0011 0101,需要用兩個8位來表示。
我們可以看到,最大的32位整數,就是2147483647。如果用整數表示法,只需要32位就能表示了。但是如果用字符串來表示,一共有10個字符,每個字符用8位的話,需要整整80位。比起整數表示法,要多占很多空間。
這也是為什么,很多時候我們在存儲數據的時候,要采用二進制序列化這樣的方式,而不是簡單地把數據通過CSV或者JSON,這樣的文本格式存儲來進行序列化。不管是整數也好,浮點數也好,采用二進制序列化會比存儲文本省下不少空間。
ASCII碼只表示了128個字符,一開始倒也堪用,畢竟計算機是在美國發明的
然而隨著越來越多的不同國家的人都用上了計算機,想要表示譬如中文這樣的文字,128個字符顯然是不太夠用的。于是,計算機工程師們開始各顯神通,給自己國家的語言創建了對應的字符集(Charset)和字符編碼(Character Encoding)
字符集
表示的可以是字符的一個集合
比如“中文”就是一個字符集,不過這樣描述一個字符集并不準確
想要更精確一點,我們可以說,“第一版《新華字典》里面出現的所有漢字”,這是一個字符集。這樣,我們才能明確知道,一個字符在不在這個集合里面
比如,我們日常說的Unicode,其實就是一個字符集,包含了150種語言的14萬個不同的字符。
字符編碼
則是對于字符集里的這些字符,怎么一一用二進制表示出來的一個字典
我們上面說的Unicode,就可以用UTF-8、UTF-16,乃至UTF-32來進行編碼,存儲成二進制。所以,有了Unicode,其實我們可以用不止UTF-8一種編碼形式,我們也可以自己發明一套 GT-32 編碼,比如就叫作Geek Time 32好了。只要別人知道這套編碼規則,就可以正常傳輸、顯示這段代碼。
同樣的文本,采用不同的編碼存儲下來。如果另外一個程序,用一種不同的編碼方式來進行解碼和展示,就會出現亂碼。這就好像兩個軍隊用密語通信,如果用錯了密碼本,那看到的消息就會不知所云。在中文世界里,最典型的就是“手持兩把錕斤拷,口中疾呼燙燙燙”的典故。
沒有經驗的同學,在看到程序輸出“燙燙燙”的時候,以為是程序讓CPU過熱發出報警,于是嘗試給CPU降頻來解決問題。
既然今天要徹底搞清楚編碼知識,我們就來弄清楚“錕斤拷”和“燙燙燙”的來龍去脈。
“錕斤拷”的來源
如果我們想要用Unicode編碼記錄一些文本,特別是一些遺留的老字符集內的文本,但是這些字符在Unicode中可能并不存在。于是,Unicode會統一把這些字符記錄為U+FFFD這個編碼
如果用UTF-8的格式存儲下來,就是\xef\xbf\xbd。如果連續兩個這樣的字符放在一起,\xef\xbf\xbd\xef\xbf\xbd,這個時候,如果程序把這個字符,用GB2312的方式進行decode,就會變成“錕斤拷”。這就好比我們用GB2312這本密碼本,去解密別人用UTF-8加密的信息,自然沒辦法讀出有用的信息。
而“燙燙燙”,則是因為如果你用了Visual Studio的調試器,默認使用MBCS字符集
“燙”在里面是由0xCCCC來表示的,而0xCC又恰好是未初始化的內存的賦值。于是,在讀到沒有賦值的內存地址或者變量的時候,電腦就開始大叫“燙燙燙”了。
到這里,相信你發現,我們可以用二進制編碼的方式,表示任意的信息。只要建立起字符集和字符編碼,并且得到大家的認同,我們就可以在計算機里面表示這樣的信息了。所以說,如果你有心,要發明一門自己的克林貢語并不是什么難事。
不過,光是明白怎么把數值和字符在邏輯層面用二進制表示是不夠的。我們在計算機組成里面,關心的不只是數值和字符的邏輯表示,更要弄明白,在硬件層面,這些數值和我們一直提的晶體管和電路有什么關系。下一講,我就會為你揭開神秘的面紗。我會從時鐘和D觸發器講起,最終讓你明白,計算機里的加法,是如何通過電路來實現的。
多用戶電腦上安裝新軟件后可能由于使用的系統語言不當導致出現亂碼的現象,下面給大家介紹win7字體顯示不正常解決步驟。
1、使用win+r快捷鍵打開窗口,輸入“control”命令點擊確定,如下圖所示:
2、選擇大圖標方式查看所有圖標列表,找到字體圖標雙擊打開,如下圖所示:
3、找到字體設置,如下圖所示:
4、點擊“還原默認字體設置”,如下圖所示:
腦打字亂碼怎么辦?電腦中輸入的字體都是亂碼,比如輸入txt的文字顯示的是亂碼,該怎么解決這個問題,下面我們就來看看txt文字變亂碼的解決辦法,需要的朋友可以參考下:
電腦輸入文字的時候,遇到一個問題,無論哪一種輸入法或哪一種文件格式,打出來的字都會顯示為一些特殊符號或者是亂碼。這是什么原因造成的?該怎么解決呢?下面我們就來看看詳細的教程。
1、在桌面上新建一個名為TEST的文本文檔并打開。
2、我們在文本文檔中輸入你好兩個字來測試,發現在輸入的時候顯示正常,而輸入完成在文本中卻成了亂碼。
3、在文本文檔菜單中找到格式并點擊展開,選擇字體點擊進入。
4、這時我們發現輸入的字體不是我們常規使用的字體,而是變成了我們正常輸入不會使用到的Wingdings 系列字體,并且還能看見這種字體的示例字就是亂碼類符號。
5、選擇我們需要的字體,并且可以根據右側中部的顯示字樣來判斷是不是我們所需要的字體。
6、再來看看剛才的無法讀取字體也正常了,再輸入一些內容進行測試,也正常顯示,問題解決。
以上就是txt文字變亂碼的解決辦法,希望大家喜歡。
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