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  • 字符编码

    文字强制转换成数字

    约定了一个表,把文字和数字对应上,这张表就相当于翻译,我们可以拿着一个数字来对比对应表找到相应的文字,反之亦然。

    ASCII码

    ASCII(American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准代码)是基于拉丁字母的一套电脑编码系统,主要用于显示现代英语和其他西欧语言。它是现今最通用的单字节编码系统,并等同于国际标准ISO/IEC 646。

    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。后128个称为扩展ASCII码。

    那现在我们就知道了上面的字母符号和数字对应的表是早就存在的。那么根据现在有的一些十进制,我们就可以转换成二进制的编码串。

    比如

    一个空格对应的数字是0          翻译成二进制就是0(注意字符'0'和整数0是不同的)
    一个对勾√对应的数字是251       翻译成二进制就是11111011

    把所有的二进制都转换成8位的,不足的用0来替换。

    这样一来,刚刚的两个空格一个对勾就写作000000000000000011111011,读取的时候只要每次读8个字符就能知道每个字符的二进制值啦。

    在这里,每一位0或者1所占的空间单位为bit(比特),这是计算机中最小的表示单位

    每8个bit组成一个字节,这是计算机中最小的存储单位

    bit           位,计算机中最小的表示单位
    8bit = 1bytes 字节,最小的存储单位,1bytes缩写为1B
    1KB=1024B
    1MB=1024KB
    1GB=1024MB
    1TB=1024GB
    1PB=1024TB
    1EB=1024PB
    1ZB=1024EB
    1YB=1024ZB
    1BB=1024YB

    GBK和GB2312

    显然,对于我们来说能在计算机中显示中文字符是至关重要的,然而刚学习的ASCII表里没有。ASCII里一个字节只能最多表示256个字符,要处理中文显然一个字节是不够的,所以我们需要采用两个字节来表示,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。

    Unicode

    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;

    汉字“中”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。

    UTF-8

    所以,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。

    文件存取编码转换图

    常用编码介绍一览表

    编码制定时间作用所占字节数
    ASCII 1967年 表示英语及西欧语言 8bit/1bytes
    GB2312 1980年 国家简体中文字符集,兼容ASCII 2bytes
    Unicode 1991年 国际标准组织统一标准字符集 2bytes
    GBK 1995年 GB2312的扩展字符集,支持繁体字,兼容GB2312 2bytes
    UTF-8 1992年 不定长编码 1-3bytes

    windows系统中文版默认编码:GBK

    Mac OS / Linus系统默认编码:UTF-8

    python 2.x 默认编码是 ASCII

    python 3.x 默认编码是UTF-8

    在第一行声明:#! -*- coding: utf-8 -*-  or #!encoding:utf-8
     
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