淺析標(biāo)準(zhǔn)中的編碼及校驗(yàn)技術(shù)

張廣慶，黃裔華，顧婉晴

（1.青島市標(biāo)準(zhǔn)化研究院，青島 266071；2.廣東省薄膜及設(shè)備行業(yè)協(xié)會(huì)，廣州 511363；3.遼寧工業(yè)大學(xué)，錦州 121001）

1 前言

編碼在生產(chǎn)、生活中有著廣泛應(yīng)用。從一個(gè)簡(jiǎn)單的單位員工編碼到龐大復(fù)雜的大飛機(jī)物料編碼，從常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)漢字編碼到農(nóng)產(chǎn)品和食品的追溯編碼，編碼都起著非常重要的作用。在眾多的編碼中，如何選擇適合個(gè)人或單位實(shí)際應(yīng)用的編碼方案呢？已公布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，有大量涉及編碼的標(biāo)準(zhǔn)，本文通過(guò)簡(jiǎn)要分析此類標(biāo)準(zhǔn)，幫助讀者更好的借鑒、學(xué)習(xí)這些編碼知識(shí)，從而找到最佳解決方案。

2 定義

編碼是一個(gè)多學(xué)科經(jīng)常使用的概念，全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)公布的不同學(xué)科的定義有20種。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，編碼是指信息從一種形式或格式轉(zhuǎn)換成另一種形式的過(guò)程。在標(biāo)準(zhǔn)中，編碼是給事物或概念賦予代碼的過(guò)程，代碼表示特定事物或概念的一個(gè)或一組字符[1]。

3 與編碼有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)已發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)約有22萬(wàn)種，在標(biāo)準(zhǔn)名稱和適用范圍中檢索“編碼”一詞，可以找到大多數(shù)的編碼類標(biāo)準(zhǔn)，類似的詞還有代碼、分類、報(bào)文。利用這一特性，在某專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)站檢索這些詞后的統(tǒng)計(jì)情況參見(jiàn)表1。

表1 編碼類標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量

4 編碼組成

4.1 編碼對(duì)象

編碼對(duì)象指被編碼的事物或概念，通常具有某種共同屬性或特征。[1]編碼對(duì)象泛指人類社會(huì)傳播的一切內(nèi)容，可以是文字、聲音、信號(hào)、產(chǎn)品、圖形圖案、標(biāo)志標(biāo)識(shí)等。在現(xiàn)行的450種編碼類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，最多的標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)于語(yǔ)言字符集編碼的，多達(dá)135種。

4.2 編碼對(duì)象分類

編碼對(duì)象可分為文字對(duì)象和非文字對(duì)象。事物名稱是最常見(jiàn)的文字對(duì)象，像某個(gè)漢字、某單位名、某道路名、某書(shū)名等都是文字對(duì)象。非文字對(duì)象則包括圖形、圖像、聲音等，如電報(bào)中的電脈沖信號(hào)和商品中的條形碼符號(hào)就是非文字對(duì)象。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分類法（ICS）和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類法（CCS）是標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)的分類方法，在研究標(biāo)準(zhǔn)中的編碼對(duì)象分類時(shí)，也可以借鑒使用這兩種分類方式。

4.3 編碼符號(hào)

（1）文字符號(hào)：又分為數(shù)字型、字母型、字母數(shù)字型。數(shù)字型的代碼只能是數(shù)字，如行政區(qū)劃代碼、商品條碼；字母型的代碼只能是字母，如世界各國(guó)和地區(qū)代碼中的兩字符、三字符代碼；字母數(shù)字型的代碼既有數(shù)字也有字母，如統(tǒng)一社會(huì)信用代碼和國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)代碼。

采用文字符號(hào)的編碼對(duì)象在本文中簡(jiǎn)稱編碼代碼。編碼代碼也包括編碼對(duì)象采用的圖形符號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)字和字母，這些數(shù)字和字母可以供人識(shí)讀，像一維條碼常常將條形碼和數(shù)字、字母同時(shí)印刷，以便同時(shí)滿足設(shè)備識(shí)別和人工識(shí)讀的需要。

大多數(shù)小型機(jī)和全部個(gè)人計(jì)算機(jī)都使用ASCII碼作為存儲(chǔ)和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式，因此，文字符號(hào)也多采用ASCII碼作為編碼符號(hào)?；続SCII碼共有128個(gè)字符，由10個(gè)數(shù)字、52個(gè)英文字母、33個(gè)其它可顯示字符、33個(gè)控制字符或通信字符組成，擴(kuò)充ASCII碼則可達(dá)到256個(gè)字符。

（2）圖形符號(hào)：使用圖形的編碼符號(hào)主要用于快速采集和識(shí)別，一般使用規(guī)則的圖形符號(hào)。如一維條碼使用寬度不等的多個(gè)黑線和空白表達(dá)特定信息，二維條碼使用特定的幾何圖形（如黑白相間的方格）按一定規(guī)律在平面上進(jìn)行規(guī)則分布來(lái)表達(dá)信息[2]。GB/T 12905-2000 《條碼術(shù)語(yǔ)》規(guī)定的條碼符號(hào)類型包括一維條碼、二維條碼和特種條碼，前兩者較為常用（見(jiàn)表2）。

表2 常用條碼

4.4 編碼符號(hào)排列方式

（1）非坐標(biāo)型排列：使用文字符號(hào)的編碼是非坐標(biāo)型排列，一般用于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、傳輸和處理。使用數(shù)字或字母編制代碼，與空間坐標(biāo)無(wú)關(guān)。

（2）線型排列：使用特定的幾何圖形在一個(gè)方向上按照一定規(guī)則排列，如一維條碼使用黑條和空白相間的符號(hào)按照水平或垂直排列表達(dá)信息。圓形條碼則是一種特殊的線型編碼，是從一個(gè)中心點(diǎn)向外延伸的規(guī)則圖形。

（3）平面型排列：使用特定的幾何圖形在平面上排列表達(dá)信息，一般選擇垂直的兩個(gè)方向，如二維條碼由黑色和白色正方形組成并沿兩個(gè)方向排列。

4.5 編碼結(jié)構(gòu)

（1）隨機(jī)結(jié)構(gòu)：編碼代碼由無(wú)含義字符或者某種語(yǔ)言的縮略詞組成，如組織機(jī)構(gòu)代碼前8位由無(wú)任何含義的數(shù)字和字母組成，世界各國(guó)和地區(qū)代碼由2位（或3位）拉丁字母或3位數(shù)字組成。

（2）分級(jí)結(jié)構(gòu)：編碼代碼可以劃分成有不同含義的各段代碼，且后一段代碼的確切含義由前一段代碼來(lái)確定。如行政區(qū)劃代碼是6位數(shù)字，由3段分別表示省、市（地區(qū)）、縣（區(qū)）的代碼組成；國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)代碼是5位數(shù)字或字母，分別由門(mén)類、大類、中類、小類組成。

（3）并列結(jié)構(gòu)：編碼代碼由有不同含義的各段代碼組成，各段代碼的屬性或特征獨(dú)立，與前后位置無(wú)關(guān)。如居民身份證號(hào)第1-14位是14位數(shù)字，分別是行政區(qū)劃代碼、出生年月日；統(tǒng)一社會(huì)信用代碼是18位數(shù)字或字母，第3-17位分別是登記機(jī)關(guān)行政區(qū)劃代碼、組織機(jī)構(gòu)代碼，都屬于并列結(jié)構(gòu)。

（4）混合結(jié)構(gòu)：編碼代碼由上述2種或3種結(jié)構(gòu)的代碼共同組成。大多數(shù)編碼代碼是混合結(jié)構(gòu)，如居民身份證號(hào)。

不同編碼結(jié)構(gòu)示例見(jiàn)表3。

表3 采用不同編碼結(jié)構(gòu)的代碼示例

5 編碼代碼校驗(yàn)技術(shù)

大多數(shù)編碼代碼采用一套校驗(yàn)字符系統(tǒng)來(lái)防止復(fù)制、鍵入或采集編碼數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤，其代碼通常由本體碼和校驗(yàn)碼組成。為與標(biāo)準(zhǔn)中描述校驗(yàn)算法的用語(yǔ)一致，下文中的“編碼代碼”與“字符”含義相同。

5.1 校驗(yàn)算法

常用的校驗(yàn)算法有奇偶校驗(yàn)、海明校驗(yàn)、循環(huán)冗余校驗(yàn)、縱向冗余校驗(yàn)、累加和校驗(yàn)、加總異或校驗(yàn)等。

5.2 模數(shù)同余算法

在標(biāo)準(zhǔn)中，編碼代碼通常采用模數(shù)同余算法的校驗(yàn)字符系統(tǒng)，一般有兩種：一種是純系統(tǒng)，所有計(jì)算階段都使用單一模數(shù)；另一種是混合系統(tǒng)，在計(jì)算中采用了兩個(gè)模數(shù)，一個(gè)模數(shù)為偶數(shù)，另一個(gè)模數(shù)比它大1。[3]模數(shù)同余算法中的常用模數(shù)參見(jiàn)表4。

表4 常用模數(shù)

純系統(tǒng)采用遞歸法和多項(xiàng)式法計(jì)算校驗(yàn)碼，而混合系統(tǒng)僅能使用遞歸法計(jì)算校驗(yàn)碼，不能采用多項(xiàng)式法。

5.3 純系統(tǒng)校驗(yàn)公式

表5 純系統(tǒng)1位校驗(yàn)碼的常規(guī)計(jì)算

5.4 純系統(tǒng)遞歸法

示例：計(jì)算代碼“0794”的1位校驗(yàn)碼。計(jì)算步驟參見(jiàn)表6。

表6 純系統(tǒng)1位校驗(yàn)碼的遞歸法計(jì)算

5.5 純系統(tǒng)多項(xiàng)式法

表7 純系統(tǒng)前15位的權(quán)

示例：計(jì)算代碼“0794”的1位校驗(yàn)碼。計(jì)算步驟參見(jiàn)表8：

表8 純系統(tǒng)1位校驗(yàn)碼的多項(xiàng)式法計(jì)算

關(guān)于一維條碼的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均采用純系統(tǒng)多項(xiàng)式法計(jì)算或驗(yàn)證校驗(yàn)碼。

5.6 混合系統(tǒng)遞歸法

表9 混合系統(tǒng)1位校驗(yàn)碼的遞歸法計(jì)算

6 結(jié)束語(yǔ)

編碼及其技術(shù)廣泛存在于編碼類標(biāo)準(zhǔn)中，大多數(shù)生產(chǎn)、生活中遇到的事物和概念都可以在標(biāo)準(zhǔn)中找到相應(yīng)規(guī)范。學(xué)習(xí)、借鑒這些標(biāo)準(zhǔn)，可以有效解決各種編碼問(wèn)題。校驗(yàn)技術(shù)是編碼技術(shù)的重要組成部分，采用ASCII碼作為代碼的編碼都使用模數(shù)同余算法的校驗(yàn)字符系統(tǒng)，如日常生活中常遇到的身份證號(hào)、統(tǒng)一社會(huì)信用代碼、商品條碼等大都使用模數(shù)同余算法。

[1] GB/T 10113-2003,分類與編碼通用術(shù)語(yǔ)[S].

[2] GB/T 12905-2000,條碼術(shù)語(yǔ)[S].

[3] GB/T 17710-2008,信息技術(shù) 安全技術(shù) 校驗(yàn)字符系統(tǒng)[S].