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  • 编码

    字符编码

    我们已经讲过了,字符串也是一种数据类型,但是,字符串比较特殊的是还有一个编码问题。

    因为计算机只能处理数字,如果要处理文本,就必须先把文本转换为数字才能处理。最早的计算机在设计时采用8个比特(bit)作为一个字节(byte),所以,一个字节能表示的最大的整数就是255(二进制11111111=十进制255),如果要表示更大的整数,就必须用更多的字节。比如两个字节可以表示的最大整数是65535,4个字节可以表示的最大整数是4294967295

    由于计算机是美国人发明的,因此,最早只有127个字母被编码到计算机里,也就是大小写英文字母、数字和一些符号,这个编码表被称为ASCII编码,比如大写字母A的编码是65,小写字母z的编码是122

    但是要处理中文显然一个字节是不够的,至少需要两个字节,而且还不能和ASCII编码冲突,所以,中国制定了GB2312编码,用来把中文编进去。

    你可以想得到的是,全世界有上百种语言,日本把日文编到Shift_JIS里,韩国把韩文编到Euc-kr里,各国有各国的标准,就会不可避免地出现冲突,结果就是,在多语言混合的文本中,显示出来会有乱码。

    char-encoding-problem

    因此,Unicode应运而生。Unicode把所有语言都统一到一套编码里,这样就不会再有乱码问题了。

    Unicode标准也在不断发展,但最常用的是用两个字节表示一个字符(如果要用到非常偏僻的字符,就需要4个字节)。现代操作系统和大多数编程语言都直接支持Unicode。

    现在,捋一捋ASCII编码和Unicode编码的区别:ASCII编码是1个字节,而Unicode编码通常是2个字节。

    字母A用ASCII编码是十进制的65,二进制的01000001

    字符0用ASCII编码是十进制的48,二进制的00110000,注意字符'0'和整数0是不同的;

    汉字已经超出了ASCII编码的范围,用Unicode编码是十进制的20013,二进制的01001110 00101101

    你可以猜测,如果把ASCII编码的A用Unicode编码,只需要在前面补0就可以,因此,A的Unicode编码是00000000 01000001

    新的问题又出现了:如果统一成Unicode编码,乱码问题从此消失了。但是,如果你写的文本基本上全部是英文的话,用Unicode编码比ASCII编码需要多一倍的存储空间,在存储和传输上就十分不划算。

    所以,本着节约的精神,又出现了把Unicode编码转化为“可变长编码”的UTF-8编码。UTF-8编码把一个Unicode字符根据不同的数字大小编码成1-6个字节,常用的英文字母被编码成1个字节,汉字通常是3个字节,只有很生僻的字符才会被编码成4-6个字节。如果你要传输的文本包含大量英文字符,用UTF-8编码就能节省空间:

    字符ASCIIUnicodeUTF-8
    A 01000001 00000000 01000001 01000001
    x 01001110 00101101 11100100 10111000 10101101

    从上面的表格还可以发现,UTF-8编码有一个额外的好处,就是ASCII编码实际上可以被看成是UTF-8编码的一部分,所以,大量只支持ASCII编码的历史遗留软件可以在UTF-8编码下继续工作。

    搞清楚了ASCII、Unicode和UTF-8的关系,我们就可以总结一下现在计算机系统通用的字符编码工作方式:

    在计算机内存中,统一使用Unicode编码,当需要保存到硬盘或者需要传输的时候,就转换为UTF-8编码。

    用记事本编辑的时候,从文件读取的UTF-8字符被转换为Unicode字符到内存里,编辑完成后,保存的时候再把Unicode转换为UTF-8保存到文件:

    rw-file-utf-8

    浏览网页的时候,服务器会把动态生成的Unicode内容转换为UTF-8再传输到浏览器:

    web-utf-8

    所以你看到很多网页的源码上会有类似<meta charset="UTF-8" />的信息,表示该网页正是用的UTF-8编码。

    为什么会报错“UnicodeEncodeError:'ascii' codec can't encode characters in position 0-1: ordinal notin range(128)”?本文就来研究一下这个问题。

    字符串在Python内部的表示是unicode编码,因此,在做编码转换时,通常需要以unicode作为中间编码,即先将其他编码的字符串解码(decode)成unicode,再从unicode编码(encode)成另一种编码。

    decode的作用是将其他编码的字符串转换成unicode编码,如str1.decode('gb2312'),表示将gb2312编码的字符串str1转换成unicode编码。

    encode的作用是将unicode编码转换成其他编码的字符串,如str2.encode('gb2312'),表示将unicode编码的字符串str2转换成gb2312编码。

    因此,转码的时候一定要先搞明白,字符串str是什么编码,然后decode成unicode,然后再encode成其他编码

    代码中字符串的默认编码与代码文件本身的编码一致。

    如:s='中文'

    如果是在utf8的文件中,该字符串就是utf8编码,如果是在gb2312的文件中,则其编码为gb2312。这种情况下,要进行编码转换,都需要先用decode方法将其转换成unicode编码,再使用encode方法将其转换成其他编码。通常,在没有指定特定的编码方式时,都是使用的系统默认编码创建的代码文件。

    如果字符串是这样定义:s=u'中文'

    则该字符串的编码就被指定为unicode了,即python的内部编码,而与代码文件本身的编码无关。因此,对于这种情况做编码转换,只需要直接使用encode方法将其转换成指定编码即可。

    如果一个字符串已经是unicode了,再进行解码则将出错,因此通常要对其编码方式是否为unicode进行判断:

    isinstance(s,unicode)#用来判断是否为unicode

    用非unicode编码形式的str来encode会报错

    python是个容易出现编码问题的语言。所以,我按照我的理解写下下面这些文字。
    =首先,要了解几个概念。=
    *字节:计算机数据的表示。8位二进制。可以表示无符号整数:0-255。下文,用“字节流”表示“字节”组成的串。
    *字符:英文字符“abc”,或者中文字符“你我他”。字符本身不知道如何在计算机中保存。下文中,会避免使用“字符串”这个词,而用“文本”来表
    示“字符”组成的串。
    *编码(动词):按照某种规则(这个规则称为:编码(名词))将“文本”转换为“字节流”。(在python中:unicode变成str)
    *解码(动词):将“字节流”按照某种规则转换成“文本”。(在python中:str变成unicode)
    **实际上,任何东西在计算机中表示,都需要编码。例如,视频要编码然后保存在文件中,播放的时候需要解码才能观看。
    unicode:unicode定义了,一个“字符”和一个“数字”的对应,但是并没有规定这个“数字”在计算机中怎么保存。(就像在C中,一个整数既
    可以是int,也可以是short。unicode没有规定用int还是用short来表示一个“字符”)
    utf8:unicode实现。它使用unicode定义的“字符”“数字”映射,进而规定了,如何在计算机中保存这个数字。其它的utf16等都是
    unicode实现。
    gbk:类似utf8这样的“编码”。但是它没有使用unicode定义的“字符”“数字”映射,而是使用了另一套的映射方法。而且,它还定义了如何在
    计算机中保存。

    =python中的encode,decode方法=
    首先,要知道encode是 unicode转换成str。decode是str转换成unicode。
    下文中,u代表unicode类型的变量,s代表str类型的变量。
    u.encode('...')基本上总是能成功的,只要你填写了正确的编码。就像任何文件都可以压缩成zip文件。
    s.decode('...')经常是会出错的,因为str是什么“编码”取决于上下文,当你解码的时候需要确保s是用什么编码的。就像,打开zip文
    件的时候,你要确保它确实是zip文件,而不仅仅是伪造了扩展名的zip文件。
    u.decode(),s.encode()不建议使用,s.encode相当于s.decode().encode()首先用默认编码(一般是
    ascii)转换成unicode在进行encode。

    # -*- coding: utf-8 -*-
    import urllib
    def getHtml(url):
        page = urllib.urlopen(url)
        html = page.read()
        return html
    
    html = getHtml("http://tieba.baidu.com/p/2738151262")
    f=html.decode('utf-8')
    k=f.encode('gb2312')
    print k

    此时在终端打开正常

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