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【python系統學習16】編碼基礎知識_網頁設計公司


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編碼


計算機是怎麼傳輸和存儲數據的？


就是把人類認識的中英文字、其他國家語言、数字甚至運算符等符號轉成二進制的0、1，並進行存儲和傳輸。


編碼


人類語言：中英文字、其他國家語言、数字甚至運算符等符號


計算機語言：二進制的0、1【沒錯，計算機只認識0和1】


編碼：將人類語言轉換為計算機語言。


除了0、1這些阿拉伯数字，像a、b、c這樣的52個字母（包括大小寫），還有一些常用的符號（例如*、#、@等）在計算機中存儲時也要使用二進制數來表示，而具體用哪些二進制數字錶示哪個符號，理論上每個人都可以有自己的一套規則（這就叫編碼規則，形成編碼錶）。


如果使用了不同的編碼規則，就會有計算機識別不了的情況，出現亂碼。


進制


二進制、八進制、十六進制。


八進制和十六進制分別是二進制的3次方和4次方。方便和二進制之間非常直接的相互轉換


二進制


由0和1構成的















































二進制 十進制
00 0
01 1
10 2
11 3
100 4
101 5
110 6
111 7
1000 8




  • 二進制的00，代表十進制的0



  • 二進制的01，代表十進制的1



  • 二進制的10，代表十進制的2【笑話：世界上有10種人，懂二進制的和不懂二進制的】



  • 二進制的11，代表十進制的3



  • 二進制的100，代表十進制的4



  • 以此類推...





  • 當有兩位數時，我們可以表示0到3，共4種狀態，即2的平方



  • 當有三位數時，我們可以表示0到7，共8種狀態，即2的三次方



  • 當有八位數時，我們可以表示0到255，共256種狀態，即2的8次方


八進制


使用0、1、2、3、4、5、6、7組成的


十六進制


使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f組成的


ASCII編碼錶中的"K"





















二進制 八進制 十進制 十六進制 字母
01001011 113 75 4B K

注意這裏還是大寫的字母K哦～


存儲單位


計算機里的存儲單位


位/比特（bit）


位：又叫比特（bit）是計算機里最小的存儲單位。用來存放一位二進制書，即0或1。


字節（byte）


八個比特是一個字節，是計算機里最常用的單位。簡寫"B"


千字節（Kilobyte）


兆字節（Megabyte）


簡稱"兆"


吉字節（Gigabyte）


又叫千兆


單位換算


1B(byte 字節) = 8bit
1KB(Kilobyte 千字節) = 1024B
1MB(Megabyte 兆字節) = 1024KB
1GB(Gigabyte) = 1024MB

為什麼辦的100兆的寬帶，撐死就只有10幾兆的下載速度？


因為運營商的帶寬是以比特每秒為單位的，比如100M就是100Mbit/s。


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而我們常看到的下載速度KB卻是以字節每秒為單位显示的，1byte = 8bit，所以運營商說的帶寬得先除以8，你的百兆寬帶下載速度，也就是十幾兆了。


編碼錶


為了避免亂碼，人類就約定了一套共同的編碼規則。就像計算機世界的新華字典、牛津英語字典。


編碼錶歷史


ASCII





  • ASCII編碼（讀音：/ˈæski/），美國首先出台。統一規定了常用符號用哪些二進制數來表示。 因為英文字母、数字再加上其他常用符號，也就100來個，因此使用7個比特位（最多表示128位）就夠用了，所以一個字節中被剩下的那個比特位就被默認為0。





  • 但歐洲不光有英語，還有法語字母上的注音符。於是歐洲用了美國剩下的那個比特位，普遍使用一個全字節（8個比特位）進行編碼，最多可表示256位，至此，一個字節就用滿了！




ASCII統一了前面0-127位，但從狀態128到255這一段的解釋就完全亂套了，比如135在法語，希伯來語，俄語編碼中完全是不同的符號。


GB2312和GBK





  • 中國10萬漢字，256位也不夠用。於是一張新編碼錶
    GB2312被中國科學家發明了。 用2個字節，也就是16個比特位，來表示絕大部分（65535個）常用漢字。後來，為了能显示更多的中文，又出台了
    GBK標準。


Unicode


因各個國家的編碼錶都不同。不同國家間通信又會亂碼。





  • 於是
    Unicode（萬國碼）來統一。 這套編碼錶將世界上所有的符號都納入其中。每個符號都有一個獨一無二的編碼，現在Unicode可以容納100多萬個符號，所有語言都可以互通，一個網頁上也可以显示多國語言。


萬國碼的缺點是讓英文字符被迫佔用兩個字節，耗費計算機存儲空間。（如A：用00010001就行，但是為了順從統一，需要用兩個字節：00000000 00010001）


UTF-8





  • UTF-8（8-bit Unicode Transformation Format）被提出。針對Unicode的可變長度字符編碼。它可以使用1~4個字節表示一個符號，根據不同的符號而變化字節長度。而當字符在ASCII碼的範圍時，就用一個字節表示，所以UTF-8還可以兼容ASCII編碼。


Unicode與UTF-8這種曖昧的關係一言以蔽之：Unicode是內存編碼的規範，而UTF-8是如何保存和傳輸Unicode的手段。


編碼錶對比
































編碼錶 適用性 特點
ASCII碼 英文大小寫，字符，不支持中文 美國人發明，佔用空間小，用一個字節就行
GB2312碼、GBK碼 支持中文 中國人發明，GBK是GB2312的升級，增加了更多原來沒有的文字字符
Unicode碼 支持國際語言，萬國碼 適用性強但佔用空間大。在ASCII碼前面補8個bit位就是Unicode碼
UTF-8碼 支持國際語言 Unicode的升級，兩者容易互相轉化。佔用空間小、適用性強。ASCII碼被UTF-8碼包含。

編碼方案使用情況表
































編碼錶 當前使用情況 備註
ASCII碼 - -
GB2312碼、GBK碼 中文的文件和中文網站，使用GBK、GB2312 -
Unicode碼 計算機內存中處理數據時使用的統一標準格式 Python3中，程序處理我們輸入的字符串使用Unicode編碼
UTF-8碼 數據在硬盤上存儲，或者網絡上傳輸時，用的UTF-8 因為節省空間。程序來轉換編碼。

基於上表，有時候面對不同編碼的數據，我們還需要手動操作實現編碼轉換。就要用到encode(編碼)和decode(解碼)。


編碼操作和解碼操作


編碼：encode()


語法：


'你想編碼的內容'.encode('你使用的編碼錶名稱')

用法：


print('一天打魚兩個月曬網的小石頭'.encode('utf-8'))
# b'\xe4\xb8\x80\xe5\xa4\xa9\xe6\x89\x93\xe9\xb1\xbc\xe4\xb8\xa4\xe4\xb8\xaa\xe6\x9c\x88\xe6\x99\x92\xe7\xbd\x91\xe7\x9a\x84\xe5\xb0\x8f\xe7\x9f\xb3\xe5\xa4\xb4'
print('I Love U'.encode('gbk'))
# b'I Love U'
print('小石頭'.encode('utf-8'))
# b'\xe5\xb0\x8f\xe7\x9f\xb3\xe5\xa4\xb4'

將上述人類語言編碼得到機器語言后的打印結果在註釋里。


字母b


這裏之所以有個字母b，代表他是bytes（字節）類型的數據。 可以用type()函數驗證一下：


print(type(b'\xe5\xb0\x8f\xe7\x9f\xb3\xe5\xa4\xb4')) # <class 'bytes'>

符號\x


另外，幾乎每個字母/数字前邊都有的\x，他的作用是分隔符，用來分隔一個字節和另一個字節。


這樣的分隔符，我們還見過：


<a href="https://www.baidu.com/s?wd=%e5%b0%8f%e7%9f%b3%e5%a4%b4" />

對比發現下邊兩段字符串，你有發現什麼奧妙么！：


%e5%b0%8f%e7%9f%b3%e5%a4%b4
 \xe5\xb0\x8f\xe7\x9f\xb3\xe5\xa4\xb4

%和\x一樣，都是一種分隔符。只不過%是url中的、\x是python中的


解碼：decode()


語法：


'你想解碼的內容'.encode('你使用的編碼錶名稱')

用法：


print(b'\xe5\xb0\x8f\xe7\x9f\xb3\xe5\xa4\xb4'.decode('UTF-8')) # 小石頭

::: warning 注意 你要解碼的內容得跟編碼時用的編碼錶一致。不然會報錯。 :::


也就是說，UTF-8編碼的字節就一定要用UTF-8的規則解碼，其他編碼同理，否則就會出現亂碼或者報錯的情況，


print(b'\xe5\xb0\x8f\xe7\x9f\xb3\xe5\xa4\xb4'.decode('GBK'))
# 把utf-8編碼的字符串用GBK來解碼，就報錯了。
# UnicodeDecodeError: 'gbk' codec can't decode byte 0xb4 in position 8: incomplete multibyte sequence

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