ASCII 编码简介

1. 概述

ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）是一种基于 7 位二进制数的标准编码系统，用于表示 128 个字符，包括图形字符和控制字符。

具体来说，ASCII 表中包含 95 个图形字符，包括大小写拉丁字母、常用标点符号、数学符号和阿拉伯数字；

此外，还有 33 个控制字符，这些字符用于控制信息的处理和提供元数据。

在本文中，我们会先回顾 ASCII 的历史背景和文档规范，接着深入 ASCII 表的结构，了解字符是如何被编码的。然后，我们会演示如何将字符从可读形式转换为十进制 ASCII 编码，再进一步转换为二进制形式，反之亦然。最后，我们还会介绍一些常见的 ASCII 变体及其应用场景。

2. 历史背景

ASCII 的设计灵感来源于早期电报传输中使用的编码方式。它最初是为 7 位电传打字机设计的，但开发者也考虑了其他设备的兼容性。

1963 年，美国标准协会（即现在的 ANSI）首次提出 ASCII 标准，并在后续多次修订中不断完善。

ASCII 的优势在于其编码结构清晰有序，不仅包含电报通信所需字符，还扩展了其他用途的代码。这使得它在 1968 年成为美国联邦政府的计算机通信标准。

随着互联网的发展，ASCII 被广泛应用于电子邮件和 HTML 页面的字符编码中。

但从 2008 年起，UTF-8 编码逐渐取代了 ASCII 成为互联网上最常用的编码方式。不过，UTF-8 是 ASCII 的超集，前 128 个字符与 ASCII 完全一致，只是在此基础上扩展了更多字符。

3. ASCII 编码详解

ASCII 是一种 7 位编码系统，共包含 128 个字符，其中：

• 图形字符（95 个）：包括字母、数字、标点符号等；
• 控制字符（33 个）：用于控制设备行为或信息处理。

这些字符通常以 ASCII 表的形式展示，表中每个字符都有对应的十进制和二进制编码：

ASCII 表中，控制字符主要分布在 0 到 31 的范围内，唯一例外是 DEL（127），它用于表示删除操作。这与早期打字机的工作方式有关：打字错误无法回退，只能通过在错误位置打上全孔（即 DEL 码）来标记忽略。

图形字符则分布在 32 到 126 的范围内，其中空格字符（32）虽然不可见，但被归类为图形字符。

值得一提的是，ASCII 字符的排序方式称为 ASCIIbetical，其规则如下：

• 数字在前；
• 大写字母在小写字母之前（例如 'Z' 在 'a' 之前）；
• 其他符号分布在字母和数字之间。

4. ASCII 编码与解码过程

ASCII 的编码过程就是将可读字符转换为对应的二进制或十进制代码；而解码则是反过来，将代码还原为可读字符。

4.1 将字符串编码为二进制 ASCII

以字符串 “Baeldung” 为例，演示如何将其逐字符转换为二进制 ASCII 编码：

1. 查找 ASCII 表，获取每个字符对应的十进制编码：

注意：ASCII 是区分大小写的，例如 “B”（66）和 “b”（98）是不同的字符。

2. 将十进制转换为 7 位二进制编码：

每个二进制位表示一个 2 的幂次方值，从右到左依次为 2⁰ 到 2⁶。例如：

转换结果如下：

最终，“Baeldung” 的二进制 ASCII 编码为：

1000010 1100001 1100101 1101100 1100100 1110101 1101110 1100111

4.2 将二进制 ASCII 解码为字符串

以如下二进制 ASCII 编码为例：

1010011 1100011 1101001 1100101 1101110 1100011 1100101

解码步骤如下：

1. 将每个 7 位二进制数转换为十进制：

2. 根据 ASCII 表查找对应字符：

最终结果为字符串：

Science

5. ASCII 的变体

随着计算机技术的发展，为了支持更多语言和字符集，不同标准化组织对 ASCII 进行了扩展，形成了多种变体。

常见的变体包括：

✅ Windows-1252：

• 单字节编码；
• 在 ASCII 基础上扩展 123 个字符；
• 支持西欧语言字符（如带变音符号的字母）；
• 当前仅有 5 个代码未使用。

✅ UTF-8：

• 单字节编码；
• 扩展 128 个字符；
• 与 Windows-1252 类似，但扩展字符和编码方式不同；
• 是 Unicode 标准的一部分；
• 可使用 1~4 字节表示字符（ASCII 兼容部分为单字节）。

这些扩展编码保留了 ASCII 的前 128 个字符不变，仅对后续部分进行了扩展。

6. 总结

ASCII 是计算机编码系统的基础之一，尽管如今已被更广泛的 UTF-8 所取代，但它仍然构成了现代编码体系的核心部分。

本文内容回顾如下：

• ASCII 是 7 位编码系统，包含 128 个字符；
• 图形字符和控制字符各占一部分；
• 编码和解码过程清晰明确；
• ASCII 表结构有序，便于查找；
• 常见变体如 Windows-1252 和 UTF-8 都基于 ASCII 扩展而来。

✅ 总结一句话：ASCII 是现代编码标准的基石，即使在 UTF-8 广泛使用的今天，它仍然不可或缺。