二维码的生成细节和原理

最近用到了二维码编程，详细的研究了下，上传以便留档。二维码又称QR Code，QR全称Quick Response，是一个近几年来移动设备上超流行的一种编码方式，它比传统的Bar Code条形码能存更多的信息，也能表示更多的数据类型：比如：字符，数字，日文，中文等等。 二维码，或称QR Code，是一种快速响应的二维条形码技术，近年来在移动设备上广泛应用。相较于传统的条形码，二维码能存储更多种类和数量的数据，包括但不限于字符、数字、日文、中文等多种语言文字。生成二维码的过程涉及到一系列编码算法和技术，确保数据的有效存储和快速读取。 二维码分为40个不同的尺寸，或称为Version，从Version 1的21x21矩阵开始，每个版本增加4个单位，直至Version 40的177x177矩阵。这使得二维码能够适应不同容量的需求。 二维码的核心组成部分包括定位图案、定时图案和对齐图案。定位图案由三个相互分离的正方形组成，用于确定二维码的边界和方向；定时图案是一条贯穿二维码的线，确保在不同尺寸下都能准确扫描；对齐图案在Version 2及以上版本出现，进一步增强定位的准确性。 功能性数据在二维码中占据重要地位，包括格式信息和版本信息。格式信息存储通用的格式化数据，而版本信息在Version 7及以上版本中出现，提供版本识别的信息。 数据码和纠错码是二维码数据存储的关键。数据码用于存储用户实际要编码的信息，而纠错码则能帮助纠正因污损或损坏导致的部分错误，提高二维码的容错能力。 数据编码有多种模式：数字模式、字母数字模式、字节模式和Kanji模式。数字模式适用于纯数字编码，字母数字模式包含特定字符集，字节模式支持ISO-8859-1字符集，Kanji模式则用于日文和中文编码。此外，还有扩展通道解释（ECI）、结构化附加（Structured Append）和FNC1等模式，但它们并不在所有扫描器中得到普遍支持。 编码过程涉及将输入数据转换为特定模式的二进制编码，并根据二维码的版本调整编码长度。例如，数字模式中，每3位数字被编码为10、12或14位二进制，而字母数字模式中，字符按两两分组，转换为11位二进制。对于Kanji模式，需要对字符进行特定的计算和编码以得到13位二进制。 通过理解这些基本原理和编码过程，开发者可以创建符合规范的二维码，满足不同场景的应用需求。同时，为了保证兼容性和读取效率，设计时还需考虑扫描器的特性，确保生成的二维码能在各种环境下被正确读取。