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字符编码及其在python中的使用

字符编码及其在python中的使用

作者: 坏科学 | 来源:发表于2019-03-24 20:26 被阅读0次
    什么是编码,为什么要统一编码,编码的历史

    所有的文件包括文字最终在计算机上的体现是一串二进制值的位(bit)。实际中,会使用特定的字节(byte)来表示每一种语言的任意字符,这就是编码!

    之前,每一套语言的编码都有独立的编码规则,但是当文件传输使用时,需要同步编码方式的信息,然后再去解码;如果一个文本中包括多种语言,则根本没办法解码。

    所以,业界统一使用了unicode编码系统。该系统为表达任意语言的任意字符而设计,是一个可以表示超过65535个含义的编码系统。最直白的表达这个系统的传输规则的是UTF-32,即它以4字节收录每一个Unicode字符,然后以那个数字代表该字符。优点是可以在常数时间内定位字符串里的第N个字符。

    由于UTF-32每一个字符均使用4个字节表示,会造成存储空间的浪费。又发展出了UTF-16,解决常用字符的编码。但是,UTF-16和UTF-32始终存在字节排序的问题,既不同的计算机系统会以不同的顺序保存字节(endian)。

    最终发展出了UTF-8!UTF-8是一种为Unicode设计的变长(variable-length)传输规则。即,不同的字符可使用不同数量的字节编码,其优缺点如下

    缺点:因为每个字符使用不同数量的字节编码,所以寻找串中第N个字符是一个O(N)复杂度的操作 — 即,串越长,则需要更多的时间来定位特定的字符。同时,还需要位变换来把字符编码成字节,把字节解码成字符。

    优点:在处理经常会用到的ascii字符方面非常有效。在处理扩展的拉丁字符集方面也不比UTF-16差。对于中文字符来说,比UTF-32要好。同时由位操作的天性使然,使用UTF-8不再存在字节顺序的问题了。一份以utf-8编码的文档在不同的计算机之间是一样的比特流。

    注意:系统/终端/IDE处理默认的编码方式各有不同
    上述程序,都有不同的将字符写入存储空间的方式,也即编码方式不同。比如,Windows中默认的文件格式是GBK(gb2312),而Linux一般都是UTF-8。同时输出,也即解码的处理也会不同。

    Python是怎么处理编码问题的,py2/py3的处理有何不同

    Python2 使用 ASCII 码作为默认编码方式,导致 string 有两种类型 str 和 unicode;Python3 只支持 unicode 的 string。

    Python2 使用 unicode 类型作为编码的基础类型;而 str 和 unicode 都是 basestring 的子类。
    严格意义上说,str 其实是字节串,它是 unicode 经过编码后的字节组成的序列。例如:对 UTF-8 编码的 str '汉' 使用 len() 函数时,结果是3。因为实际上,UTF-8 编码的“汉” == '\xE6\xB1\x89'。
    unicode 才是真正意义上的字符串,对字节串 str 使用正确的字符编码进行解码后获得,并且 len(u'汉') == 1。
    由于 str 可以是不同的编码类型,给字符串操作带来了较大的复杂性。好消息是 Python3 来了。

    Python3取消了 unicode 类型,代替它的是使用 unicode 字符的字符串类型 (str) ,字符串类型(str)成为基础类型;而编码后的变为了字节类型 (bytes)。

    编解码示意:

    Python2:
    str ---(decode)---unicode---(encode)---str
    
    Python3:
    bytes ---(decode)--- str(unicode)---(encode)--bytes
    

    参考:http://www.cnblogs.com/evening/archive/2012/04/19/2457440.html

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