# 为什么手机上计算器和拨号盘的数字排序不一样？

- 作者：沈星佑
- 发布时间：2019-01-28 15:01
- 分类：产品
- 原文：https://www.ifanr.com/1167167

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也许你没有留意到手机上的这个细节：手机计算器和电话拨号盘的数字都是 3×3 的排布方式，然而两者的数字排序是相反的。

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▲ 左边为计算器，右边为电话拨号盘



计算器从上往下三行的排布是「789-456-123」，电话拨号盘则是「123-456-789」。两者的功能虽迥然不同，然而主要功能都是用来输入数字。

如今这两个功能被集成到智能手机上，依然在交互上保持着独立性，而这都要从计算器和电话拨号盘的演变讲起。

### 计算器的数字键布局沿用超过 100 年

![Skeuomorphic Button](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2016/09/Skeuomorphic-Button.jpg)

如今手机上计算器页面的数字按键布局，沿用自早期的计算器，这个界面的历史已经长达 100 多年。

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▲ 计算器键盘布局早期的专利，图片来自：[美国专利与商标局](http://pdfpiw.uspto.gov/.piw?PageNum=0&docid=01198487&IDKey=E50A062DED2D&HomeUrl=http%3A%2F%2Fpatft.uspto.gov%2Fnetacgi%2Fnph-Parser%3FSect1%3DPTO1%2526Sect2%3DHITOFF%2526d%3DPALL%2526p%3D1%2526u%3D%25252Fnetahtml%25252FPTO%25252Fsrchnum.htm%2526r%3D1%2526f%3DG%2526l%3D50%2526s1%3D1198487.PN.%2526OS%3DPN%2F1198487%2526RS%3DPN%2F1198487)



早在 1916 年，一个名为 David Sundstrand 的美国人以机床公司 Sundstrand Corporation 的名义，获得了一个 3×3 的键盘键位布局专利。[这个编号为 US001198487 的专利](http://pdfpiw.uspto.gov/.piw?PageNum=0&docid=01198487&IDKey=E50A062DED2D&HomeUrl=http%3A%2F%2Fpatft.uspto.gov%2Fnetacgi%2Fnph-Parser%3FSect1%3DPTO1%2526Sect2%3DHITOFF%2526d%3DPALL%2526p%3D1%2526u%3D%25252Fnetahtml%25252FPTO%25252Fsrchnum.htm%2526r%3D1%2526f%3DG%2526l%3D50%2526s1%3D1198487.PN.%2526OS%3DPN%2F1198487%2526RS%3DPN%2F1198487)，用更加有逻辑和符合使用习惯的方式，对数字键盘的键位进行了重新排布。

3×3 的键位排布中，数字以从左往右、从下往上顺序排行，9 在右上角， 1 在左下角，0 在 9 个数字键的下方。

这样键位排布让当时的机器操作人员，能够单手快速地输入数字，提高了计算机械的易用性。

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▲ 夏普个人计算器与夏普前社长佐佐木正，图片来自：[香港 01](https://www.hk01.com/%E5%8D%B3%E6%99%82%E5%9C%8B%E9%9A%9B/156598/%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%A8%88%E7%AE%97%E6%A9%9F%E4%B9%8B%E7%88%B6%E4%BD%90%E4%BD%90%E6%9C%A8%E6%AD%A3%E9%80%9D%E4%B8%96-%E8%BB%9F%E9%8A%80-samsung-%E8%98%8B%E6%9E%9C%E7%9A%84%E5%A4%A7%E6%81%A9%E4%BA%BA)



1964 年夏普生产的首款全电晶体电子计算机 CS-10，是世界第一步具有现代意义的电子计算器。夏普前社长佐佐木正带领团队研发出电子计算器的液晶显示屏、太阳能储电板等，让液晶电子计算器成为人手一部的计算工具，他也因此被称为「计算器之父」。

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▲ 早期的卡西欧 001 计算器，体积庞大且价格昂贵



卡西欧、夏普、三洋等是当时计算器市场上贴身肉搏的对手，这些电子厂商之间的竞争，让计算器的价格在短短十年之内不断下降，从昂贵的办公设备变成普通人买得起的电子设备。他们后来所生产的个人计算器，都沿用了「789-456-123」的键盘布局。

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如今的实体计算器、电脑键盘右侧的小键盘、智能手机上的计算器功能，以及一些数据统计、收银类机器的数字输入界面，依然被这个 100 多年前的设计影响着。纵使计算器的功能越来越多，新增了不少功能按键，但数字按键依然是「祖传」的布局。

有人认为，计算器的设计曾受到早期收银机的影响。由于「0」这个数字在钱款计算的时候特别重要，经常会被放大、加粗或者被标红，这个设计习惯和使用习惯也一直被沿用至今。

### 电话键盘布局唯一的最优解

如今电话按键最常用的是 3×3 布局，1 在左上角、9 在右下角、0 在最下面，最早由美国电话电报公司 AT&T 设计和推广使用。

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▲ Jean Heiberg 设计的全电木外壳电话机，图片来自：ericsson.com



在键盘式电话机普及前，旋转拨号的电话机的使用很广泛。英语单词中表示拨号的「Dial」就出自这个旋转拨号盘。1931 年，Johan Christian Bjerknes 和 Jean Heiberg 共同设计了世界上最经典的旋转拨号电话，这台电话机的外壳首次全部使用酚醛塑料（俗称电木），听筒放置在拨号盘后方，外观是典雅的黑色。

由于旋转拨号盘使用起来太复杂，内部零件老化损耗后容易发出错误的电话信号，于是按键式（Push-Button）电话开始登上历史舞台，并在 1970 年代逐渐取代了旋转式拨号的电话。

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▲ 按键式电话机的按钮通讯原理，图片来自：维基百科



按键式电话机使用「双音多频」（Dual Tone Multifrequency）技术，每按下键盘上的一个键，就会发送一个高频和低频的组合信号。比如按下「8」，相当于发出 852 Hz 和 1336 Hz 的组合声音。

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▲ 贝尔实验室设想的 16 种电话机按键布局方案及测试分组方式



1960 年 7 月，AT&T 那个大名鼎鼎的[贝尔实验室对外公布了他们确定电话按键布局的过程](http://datagenetics.com/blog/august32015/article.pdf)。贝尔实验室一共准备了 16 个数字键盘布局方案：十字架、倒金字塔、圆环、半圆、斜排、横排、竖排、三行……

为了挑选出数字键盘布局唯一的最优解，他们邀请了实验用户参与测试，选择他们喜欢的方案，同时对这 16 个方案的拨号速度、精确度等进行对比。

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▲ 入选第二回合的电话机键盘方案



经过第一回合的竞赛，5 个方案进入了第二回合，分别是：

- 三乘三加一布局（也是最后胜出的方案）
- 双行横排
- 双行竖排
- 与旧旋转拨号盘布局相同
- 速度计布局

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▲ 「3×3 +1」与「5+5 横排」两种布局的拨号效果很接近



在这一回合的竞争中，由于参与测试的用户并不喜欢双行排列的布局，因此这两个方案被舍弃。然而「3×3 +1」与「5+5 横排」这两种布局，在输入效率和输入错误率上都很接近。

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▲ 贝尔实验室得出的电话键盘布局最优解



贝尔实验室的工程师对按键的距离、按键的尺寸、制造的难易程度等进行综合考量，最终才选定了「3×3 +1」的布局。后续，这个布局方案被应用到 AT&T 生产的电话机上，并在全球范围的电话厂商产生了影响。

### 数字输入键盘的那些路径依赖

计算器键盘布局在 1916 年面世，贝尔实验室在做电话机键盘布局测试时，也曾将计算器的键盘布局作为测试方案之一。然而在整个测试中，计算器键盘布局的使用效果并没有位列前三。

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贝尔实验室的测试显示，同样是输入一串当时常见的电话号码，计算器键盘布局需要 5.08 秒，电话机键盘布局需要 4.92 秒。两者之间虽然相差不算太大，然而计算器键盘布局明显处于下风。

如今银行 ATM 机的数字键盘布局方式，大部分是使用电话机键盘布局，也有部分使用计算器键盘布局。一些 ATM 机还会设置「00」按键，可以简化用户操作，以分担「0」的使用压力，延长键盘使用的寿命。

智能手机的计算器功能并没有怎么被重新设计，除了将实体计算器的功能迁移到手机，在 UI 上也是尽可能地与之相似。这种「懒惰」的做法，能够让用户凭借先验知识去使用新的界面，降低用户的学习成本。

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电子产品中另外一个有名的路径依赖就是打字键盘的布局。全世界最通用的 QWERT 键盘，于 1867 年出自报社编辑克里斯托弗 · 莱瑟姆 · 肖尔斯（Christopher Latham Sholes）之手。

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事实上，这个设计并不是为了打字更快，而是为了打字更慢。当时为了防止机械打字机的字母撞针碰撞卡住，肖尔斯就把出现频率较高的字母分隔开，于是 QWERT 键盘诞生了。

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QWERT 键盘的打字速度并不够快，后来还有更加「科学高效」的键盘排布对它进行挑战，但 140 多年来，这个打字键盘布局依然没有被改变。

不仅没有被改变，从台式电脑到笔记本电脑的实体键盘，再到手机键盘，依然是 QWERT 键盘布局的天下。

路径依赖能让产品的设计者、生产者、使用者都变懒了，纵使沿用旧方案可以让新产品的生产和推广更省事，但有时也会妨碍产品的创新。

在追求快速迭代的时代，已经越来越少人会像当年贝尔实验室那样，为了一个键盘布局找 15 个人将 16 个方案挨个测试了。