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unicode 和utf-8,GBK编码

       说到编码,得先从ASCII编码讲起。ASCII编码是由美国人发明,美国的字符不超过255个,所以ASCII编码使用了8bit 即一个字节来存储字符。由于汉字的数量远超255个,所以中国自己发明了一个GB2312编码来表示汉字,一般的汉字使用2个字节,对于一些生僻的汉字则使用更多的字节来表示,当然,GB2313编码是可以兼容ASCII码的。

        然后,日本,韩国等等国家也自己发明了一套编码方法,这时候又出现了一个新的问题。如果一篇文章里面,即有中文,又有日文的话,无论使用中文的编码方法还是使用日文的编码方法都会出现乱码。随后,unicode编码便应运而生。unicode编码对文字的编码进行了统一,当然,unicode只是一种编码规范,它有多个版本,常用的unicode编码使用了16位来存储字符,16位的存储空间足以容纳世界上所有书面字符(对于汉字来说,一共有6万多个,只能包含其中的一些常用汉字,所以unicode编码对于汉字的兼容性并不是特别好)。unicode编码兼容了ASCII码,ASCII码转unicode编码时,保持后8位不变,前8位只需要用0去补全即可。

        使用了unicode编码后,又有新的问题出现。因为unicode编码是用两个字节来存储字符,如果一篇文章中,大部分都是英文,使用unicode编码就会造成空间的浪费,对英文部分使用ASCII码只需要一个字节就可以了。这时候,utf-8解决了这个问题。utf-8是一种可变长的字符编码,当存储英文时只使用一个字节,节省了一半的空间,而存储中文字符时,长度还是不变。utf-8虽然压缩了存储空间,但是如果在内存中存储,使用utf-8却由于它的长度不固定,带来了很大的不便,使得在内存处理字符变得复杂。应对这个问题的解决策略是:在内存中存储字符时还是使用unicode编码,因为unicode编码的长度固定,处理起来很方便。而在文件的存储中,则使用utf-8编码,可以压缩内存,节省空间。这里一般有个自动转换的机制,即从文件中读取utf-8编码到内存时,会自动转换为unicode编码,而从内存中将字符保存到文件时,则自动转换为utf-8编码。可以理解为下图:

                  

 

  我们平时看到的文件都是已经存在 持续化存储设备上的,所以由上面的知识我们可以理解那么他一定是存储为UTF-8或者是DBK格式,大部分是UTF-8,可自行选择。那么这个文件如果需要读入内存,就需要转换为unicode格式

同样的道理,第二张图在服务器端采用的是unicode编码,但是很耗费资源所以数据在网络上传输的时候,需要先转换为utf-8编码格式。

简单的理解为:unicode是所有编码的一个规范,而utf-8是规范的具体实现(落地存储)

 

理解了utf-8 unicode 基本概念之后。我们继续来理解python中的编码,在学python爬虫的时候,编码一直是个大难题!!

在最新的Python 3版本中,字符串是以Unicode编码的,也就是说,Python的字符串支持多语言,例如:

>>> print('包含中文的str')
包含中文的str

对于单个字符的编码,Python提供了ord()函数获取字符的整数表示,chr()函数把编码转换为对应的字符:

>>> ord('A')
65
>>> ord('中')
20013
>>> chr(66)
'B'
>>> chr(25991)
'文'

如果知道字符的整数编码,还可以用十六进制这么写str

>>> '\u4e2d\u6587'
'中文'

两种写法完全是等价的。

由于Python的字符串类型是str,在内存中以Unicode表示,一个字符对应若干个字节。如果要在网络上传输,或者保存到磁盘上,就需要把str变为以字节为单位的bytes

Python对bytes类型的数据用带b前缀的单引号或双引号表示:

x = b'ABC'

要注意区分'ABC'b'ABC',前者是str,后者虽然内容显示得和前者一样,但bytes的每个字符都只占用一个字节。

以Unicode表示的str通过encode()方法可以编码为指定的bytes,例如:

>>> 'ABC'.encode('ascii')
b'ABC'
>>> '中文'.encode('utf-8')
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'
>>> '中文'.encode('ascii')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-1: ordinal not in range(128)

纯英文的str可以用ASCII编码为bytes,内容是一样的,含有中文的str可以用UTF-8编码为bytes。含有中文的str无法用ASCII编码,因为中文编码的范围超过了ASCII编码的范围,Python会报错。

bytes中,无法显示为ASCII字符的字节,用\x##显示。

反过来,如果我们从网络或磁盘上读取了字节流,那么读到的数据就是bytes。要把bytes变为str,就需要用decode()方法:

>>> b'ABC'.decode('ascii')
'ABC'
>>> b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8')
'中文'

如果bytes中包含无法解码的字节,decode()方法会报错:

>>> b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8')
Traceback (most recent call last):
  ...
UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0xff in position 3: invalid start byte

如果bytes中只有一小部分无效的字节,可以传入errors='ignore'忽略错误的字节:

>>> b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8', errors='ignore')
'中'

要计算str包含多少个字符,可以用len()函数:

>>> len('ABC')
3
>>> len('中文')
2

len()函数计算的是str的字符数,如果换成byteslen()函数就计算字节数:

>>> len(b'ABC')
3
>>> len(b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87')
6
>>> len('中文'.encode('utf-8'))
6

可见,1个中文字符经过UTF-8编码后通常会占用3个字节,而1个英文字符只占用1个字节。

在操作字符串时,我们经常遇到strbytes的互相转换。为了避免乱码问题,应当始终坚持使用UTF-8编码对strbytes进行转换。

由于Python源代码也是一个文本文件,所以,当你的源代码中包含中文的时候,在保存源代码时,就需要务必指定保存为UTF-8编码。当Python解释器读取源代码时,为了让它按UTF-8编码读取,我们通常在文件开头写上这两行:

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

第一行注释是为了告诉Linux/OS X系统,这是一个Python可执行程序,Windows系统会忽略这个注释;

第二行注释是为了告诉Python解释器,按照UTF-8编码读取源代码,否则,你在源代码中写的中文输出可能会有乱码。

申明了UTF-8编码并不意味着你的.py文件就是UTF-8编码的,必须并且要确保文本编辑器正在使用UTF-8 without BOM编码:

 

posted @ 2018-06-27 11:50  zfno11  阅读(747)  评论(0编辑  收藏  举报