【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)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

%\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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