02 编程需要的基础概念说明

主要是名词解释和一些基本的概念说明，包含：

1. 算法和数据
2. 数据为什么要有类型
3. 变量、变量名和值
4. 编译期、运行期
5. 强类型和弱类型
6. 进制、进制转换
7. 编码

程序、算法和数据

程序是为了解决人类的各种问题而被设计出来的，这些问题可以是通信、视频、计算、也可以是听歌、玩游戏或者修改一张照片等等。

程序开发就是使用编程语言，通过逻辑的设计编写出能够解决需求的软件的过程。

图灵奖的获得者：Pascal之父——Nicklaus Wirth 提出了一个著名公式：

程序 = 算法 + 数据

问题来了，什么是算法，什么是数据 ？

下面以蛋炒饭为例，在下厨房APP上先找一个蛋炒饭的菜谱：

这里应该有菜谱的图片，但是现在图片无法上传，引用一个网址 https://home.meishichina.com/recipe-10897.html，之后文件可以上传再修改回来。

可以看到需要的东西很多，比如鸡蛋、米饭、盐、油、锅、铲子、碗… 这些就是数据。

菜谱对于怎么做有详细的介绍：

1. 做什么什么
2. 做什么什么

做蛋炒饭的步骤就是算法。

生活中，我们几乎随时都是在解决各种不同的问题，比如中午吃什么，到哪儿吃，怎么过去，都需要我们进行各种比较。如果把这些内容以代码的方式呈现出来，那就是根据已经知道的数据和解决思路，设计程序的执行过程。

数据类型

看字面意思也能猜到「数据类型」就是把数据按照不同的类型划分了。问题是为什么要这么做，和编程有什么关系呢 ？

还是以蛋炒饭为例（本喵喜欢吃），在食谱中可以看到，食谱中将所需的所有东西进行了分类，比如

1. 食材
2. 厨具
3. 餐具

为啥这么分类 ？当然是为了方便记忆，方便使用么，其实就是打标签。人脑的原则就是怎么简单省事消耗小就怎么来，所以贴标签就称为了人类认知事物的本能，比如 90后、斜杠青年、果粉、有车一族等等。

编程中也会有各种各样的数据，为了能够方便的操作数据，编程语言会规定可以使用的数据类型。

常见的数据类型

对于编程，数据类型不可能会脱离人类日常理解的范畴，所以常见的是：

1. 数字（主要是整形和浮点型）
2. 字符
3. 字符串（多个字符组合起来就是字符串，把字符串起来，很生动。翻译的人真是天才）
4. 布尔（真或者假）

变量、变量名和值

变量、变量名和值是编程无法绕过去的概念。

值

值就是数据，我们使用任何软件，其本质都是在操作数据。比如用微信给你喜欢的人发送一条消息，这条消息就是数据。

变量和变量名

假设你家里有很多鞋子，比如100双，四季各有25双。鞋子不用的时候就放到了鞋盒里面，等换季的时候再拿出来穿。此时出现了一个问题，你记不清哪个鞋盒里面放了什么鞋子，只好一个一个鞋盒打开找你想要穿的那双鞋。

为了方便查找，细心的人会在鞋盒上面写上鞋子的名称，或者干脆拍个照片贴上去，这样查找起来不就方便多了么。

生活	编程	作用
鞋盒	变量	知道需要操作的值（生活案例就是知道哪个鞋盒中有你要穿的鞋子）
鞋盒上的标签/照片	变量名	通过变量名才能定位变量
鞋子	值	变量也好，变量名也好，最终都是帮我们找到要用的东西（鞋子或者数据）

赋值

编程的最终目的还是要通过代码来操作数据，按照上面的说明进行联系，编程语言就需要有一种方式能够将变量和值关联起来，这种方式我们成为赋值，很多语言都是使用等号来表示这种操作。比如下面JS的代码：

var name = '张三';

编译期与运行期

编程语言分类的时候有很多方式，其中一种分类就是编译期编程语言与运行期编程语言。2者的区别非常简单，现在你写了一篇非常棒的文章，需要翻译为英语。有两种方案：

方案一：找一个翻译质量高的翻译人员，一次翻译完成。之后哪儿要用就把翻译的版本拿去用即可。

方案二：找一个即时翻译人员，以后哪儿要用方案，翻译人员就开始同步翻译。

两种方案各有优缺点，方案一的效率高，翻译一次以后就不用再次翻译，缺点是如果内容发生变化，还需要重新翻译一次。方案二优点在于灵活，毕竟是随时翻译么，缺点也非常明显，就是效率问题。

有的编程语言会结合2种方案，在不同时期内使用不同的解决方案。

强类型与弱类型

强类型和弱类型也是可以用于判断编程语言的方式，区别就是创建变量的时候，要不要直接确定变量的类型。看下面的代码

这种在创建变量时就需要指定变量类型的语言就是强类型编程语言，String就是变量 message的类型

String message = "你好，世界";

JS 则是变量声明时不需要说明变量类型，程序运行时用到了再确认类型的弱类型编程语言。var 只是说明 message是一个变量，但没有说明类型

var message = '你好，世界';

进制与进制转换

不管是什么编程语言写出来的程序，最终都需要翻译为 0 和1 这种二进制供计算机执行，因为计算机只认二进制。问题对于人类，十进制才是熟悉高效的计算方式，那么用十进制写出来的程序代码让计算机执行的时候，就需要转为二进制。这个过程就是进制转换。

其实计算机常用的进制有：

1. 二进制
2. 八进制
3. 十进制
4. 十六进制

编码

计算机自美国人发明之后，最基本的就是进行文字的输入与输出。但是计算机只认0和1，是二进制，想要正确保存或者读取英语就需要将内容进行转换，这个过程称为编码。

计算机存储的最小单位是字节，而一个字节是八位，一共可以组合出256(2的8次方)种不同的状态。从 0 开始到 255 结束。因为现代计算机是在美国诞生的，美国人根据英语在计算机上进行编码，占用了0_127位，128255便空着。这个方案叫做 ：American Standard Code for Information Interchange，美国信息互换标准代码。

当计算机在全世界使用的时候，各个国家都需要显示自己国家的文字，就从128位之后开始增加自己语言的编码，这被称”扩展字符集”。但是原有的编号方法，已经再也放不下更多的编码对于中国来说，常用汉字6000多个，于是将127之后的编码重新编写。前127字节和原来的意义相同，后面的字节用于显示汉字、数学符号、罗马希腊的字母、日文的假名。这套编码称为 GB2312

但是 中国的汉字实在是太多了，GB2312无法满足需要，于是GBK 就诞生了GBK 在GB2312的基础上，同时又增加了近20000个新的汉字（包括繁体字）和符号。随着中国的经济发展，少数民族也开始使用电脑了，于是我们在GBK 的基础上，又增加了几千个新的少数民族的字，这就是 GB18030 编码到此为止，一个汉字在程序中需要占用2个字节！

每个国家都像中国这样搞了一套自己国家的编码标准，但是相互都不兼容。如果日本的电脑想正确显示中文就需要安装一个「汉字系统」。如果将一段中文用GB18030编码写入电脑，用日文的编码读取，因为找不到对应的编码排列组合，就会出现奇怪的字符，但是谁都看不懂~~ ， 这就是「乱码」。

为了能够让全世界的计算机都能相互正常处理其他国家的文字。一个国际组织站了出来，这就是 ISO （国际标谁化组织）ISO采用的方法很简单：废了所有的地区性编码方案，重新搞一个包括了地球上所有文化、所有字母和符号的编码！他们打算叫它”Universal Multiple-Octet Coded Character Set”，简称 UCS, 俗称 “UNICODE”

UNICODE 开始制订时，计算机的存储器容量极大地发展了，空间再也不成为问题了。ISO 就直接规定必须用两个字节，也就是16位来统一表示所有的字符，这种大气的方案在保存英文文本时会多浪费一倍的空间，英文只用到8位。UNICODE 是用两个字节来表示为一个字符，他总共可以组合出65535不同的字符，这大概已经可以覆盖世界上所有文化的符号。

伴随 UNICODE 来到时，一起到来的还有计算机网络的兴起，UNICODE 如何在网络上传输也是一个必须考虑的问题，于是面向传输的众多 UTF（UCS Transfer Format）标准出现了UTF8 就是每次个位传输数据，而 就是每次个位，只不过为了传输时的可靠性，从到 时并不是直接的对应，而是要过一些算法和规则来转换。

总结：

国内常用的编码：

• ASCII
• GB2312
• GBK
• GB18030
• UTF8
• UTF16

乱码：数据保存与读取使用了不同的编码，而无法正确识别。

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