字符编码及字节串bytes类型

1 字符编码简介

　　ASCII码:美国人发明并使用,用1个字节(8位二进制)代表一个字符,ASCII码是其他任意编码表的子集(utf-16除外).

　　Unicode:包含和兼容全世界的语言,与全世界的语言都有映射关系,常用2个字节表示一个字符,1个生僻字用4个字节表示.

　　utf-8:可变长编码,英文用1个字节表示,汉字通常是3个字节,生僻字常用4-6个字节表示,uft-8比Unicode编码节省空间和I/O开销.

　　关于Unicode和utf-x格式之间的关系,可以认为utf-x是Unicode的一种特殊类型,在存取数据时,内部会自动在Unicode和utf-x之间转换.

　　在内存中,统一使用的都是Unicode编码(固定,集成在操作系统中),所以可以转换为任意其他国家自定义的编码(这样就不会乱码);在将数据存入硬盘时,需要将Unicode转换为一种更精准的格式,即utf-8,将数据控制在最精准和节省空间;而磁盘数据读入缓存到内存中时,则需要将utf-8转换为Unicode.

　　在python2.x中,默认使用ASCII编码作为字符编码;而在python3.x中,默认使用Unicode作为默认字符编码.

import sys
print(sys.getdefaultencoding())
'ascii'			#python2.x默认字符编码
---------------------------------
import sys
print(sys.getdefaultencoding())
'utf-8'			#python3.x默认字符编码　
---------------------------------
U=u'阿凡达'       #3*3=9字节,8*9=72bytes
U1=bytes(U,'utf-8')
print(U1)   # 构造Unicode字符,结果是 b'xe9x98xbfxe5x87xa1xe8xbexbe',x代表16进制存储,1个字符代表4byte,18*4=72bytes

1.1 字符编码和解码

　　两张图读懂字符编码与解码之间的关系,编码和解码对应,就不会出现乱码了,参考资料及图片来源:

　　https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/10185965.html 

　　https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5950339.html

编码: str ---> bytes (encode)
解码: bytes ---> str (decode)
二进制格式的数据也常称为裸数据(raw data)，str数据经过编码后得到raw data，raw data解码后得到的str.
内存中是unicode-------->encode编码保存-------->utf-8保存到磁盘(二进制)
utf-8磁盘里保存-------->decode解码缓存到内存中---------->unicode内存中
注意: 编码和解码的过程中,与软件指定的编码(字符集)也有关系,必须对应.
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print((set(dir(str)))-set(dir(bytes)))  #字符串类型只有编码encode()方法,没有解码decode()
print((set(dir(bytes)))-set(dir(str)))  #字节串类型只有解码decode()方法,没有编码encode()
--------------------
{'format', 'isdecimal', 'casefold', 'format_map', 'isidentifier', 'isnumeric', 'isprintable', 'encode'}
{'hex', 'decode', 'fromhex'}

1.2 str,bytes,bytearray类型

　　str:字符串类型,有序有索引,序列数据,可以迭代取值,但属于不可变类型,底层存储由一个个二进制组成,也就是bytes.python3.x中str默认是Unicode(uft-8)格式编码.

　　bytes:字节串类型,二进制字节数据,有序有索引,序列数据,可以迭代取值,也属于不可变类型;将字符串数据存到硬盘的的过程,实质上就是将Unicode转换为utf-8下的二进制字节这样就可以往硬盘存数据(二进制转换为十六进制存),或通过网络方式传输到其他地方.

　　bytearray:可变的字节串类型,属于可变的二进制数据(bytes),属于可变类型.

import sys　　　　　　　　　　　　　　　 #python3.x下查看默认字符编码为 utf-8
print(sys.getdefaultencoding())     #结果是 utf-8
----------------------------
B=b'aaa'
print(type(B),B)    　　　　#构造bytes类型,需在字符串前加 b ,结果是<class 'bytes'> b'aaa'
----------------------------
B=b'aaa'        　　　　　　　　# 构造bytearray类型及改值
By=bytearray(B)
print(type(By),By)
print(list(i for i in By))
By[0]=98　　　　　　　　　　　　#改值
print(By)　　　　　　　　　　　#By=b'baa',a子串值已改变
-------构造bytearray结果
<class 'bytearray'> bytearray(b'aaa')
[97, 97, 97]
bytearray(b'baa')

1.3 乱码的原因及解决办法

　　文件从内存写到硬盘的操作简称存文件,文件从硬盘读到内存的操作简称读文件.

　　乱码的原因:

　　1)存文件时就已经乱码(编辑的字符和编辑器设定保存的字符编码不一致)
　　2)存文件时不乱码而读文件时乱码(存时的文件字符编码和读时编辑器设定的字符编码不对应)

　　解决乱码的办法: 字符按照什么标准而编码的，就要按照什么标准解码,即编码和解码对应.

1.4 python文件头指定字符编码

　　为了避免乱码,在python文件中指定解释器和文件头也是一种方法,文件头指定的编码必须跟python文件存储时用的编码一致.

#!/usr/bin/env python        <===指定解释器(限linux)
# -*- coding: utf-8 -*-      <===指定字符编码(等同于#coding:utf-8)来将数据读入内存,由python解释器解释执行用的字符编码