python_字符编码

一 了解字符编码的知识储备

1.计算机基础知识

2.电脑存放组成：

硬盘 - 内存 -(二级缓存、一级缓存、cpu寄存器)- cpu

# cpu交互的是用户能识别的数据：字符
# 硬盘中最终存储的数据：0,1的二进制数据(可以直接转化为电脑能识别的高低电频)

3.文本编辑器存取文件的原理（nodepad++，pycharm，word）

#1、打开编辑器就打开了启动了一个进程，是在内存中的，所以，用编辑器编写的内容也都是存放与内存中的，断电后数据丢失

#2、要想永久保存，需要点击保存按钮：编辑器把内存的数据刷到了硬盘上。

#3、在我们编写一个py文件（没有执行），跟编写其他文件没有任何区别，都只是在编写一堆字符而已

4.python解释器执行py文件的原理 ，例如python test.py

#第一阶段：python解释器启动，此时就相当于启动了一个文本编辑器

#第二阶段：python解释器相当于文本编辑器，去打开test.py文件，从硬盘上将test.py的文件内容读入到内存中(小复习：pyhon的解释性，决定了解释器只关心文件内容，不关心文件后缀名)

#第三阶段：python解释器解释执行刚刚加载到内存中test.py的代码( ps：在该阶段，即真正执行代码时，才会识别python的语法，执行文件内代码，当执行到name="egon"时,会开辟内存空间存放字符串"egon")

5.总结python解释器与文件本编辑的异同

#1、相同点：python解释器是解释执行文件内容的，因而python解释器具备读py文件的功能，这一点与文本编辑器一样

#2、不同点：文本编辑器将文件内容读入内存后，是为了显示或者编辑，根本不去理会python的语法，而python解释器将文件内容读入内存后，可不是为了给你瞅一眼python代码写的啥，而是为了执行python代码、会识别python语法。

二、字符编码介绍

1. 什么是字符编码

计算机要想工作必须通电,即用‘电’驱使计算机干活,也就是说‘电’的特性决定了计算机的特性。电的特性即高低电平(人类从逻辑上将二进制数1对应高电平,二进制数0对应低电平)，关于磁盘的磁特性也是同样的道理。结论：计算机只认识数字

　　很明显，我们平时在使用计算机时，用的都是人类能读懂的字符（用高级语言编程的结果也无非是在文件内写了一堆字符），如何能让计算机读懂人类的字符？

　　必须经过一个过程：
　　#字符--------（翻译过程）------->数字 

　　#这个过程实际就是一个字符如何对应一个特定数字的标准，这个标准称之为字符编码
　　

# 字符编码：将人识别的字符转换计算机能识别的01，转换的规则就是字符编码表

2.涉及到字符编码的问题

#1、一个python文件中的内容是由一堆字符组成的，存取均涉及到字符编码问题（python文件并未执行，前两个阶段均属于该范畴）

#2、python中的数据类型字符串是由一串字符组成的（python文件执行时，即第三个阶段）

3.字符编码的发展史与分类

计算机由美国人发明，最早的字符编码为ASCII，只规定了英文字母数字和一些特殊字符与数字的对应关系。

最多只能用 8 位来表示（一个字节），即：2**8 = 256，所以，ASCII码最多只能表示 256 个符号

当然我们编程语言都用英文没问题，ASCII够用，但是在处理数据时，不同的国家有不同的语言，日本人会在自己的程序中加入日文，中国人会加入中文。

而要表示中文，单拿一个字节表表示一个汉子，是不可能表达完的(连小学生都认识两千多个汉字)，解决方法只有一个，就是一个字节用>8位2进制代表，位数越多，代表的变化就多，这样，就可以尽可能多的表达出不通的汉字

所以中国人规定了自己的标准gb2312编码，规定了包含中文在内的字符－>数字的对应关系。

日本人规定了自己的Shift_JIS编码

韩国人规定了自己的Euc-kr编码

# 最早期对应关系：ascii编码表 - 存放的是英文数字与机器二进制的对应关系
# 数字70对应ascii表，指向的是字母'F'
print(chr(70))  # 'F'
print(ord('f'))  # 102

# 字符所占字节数
# 1字节 = 8个二进制位 00000000 ~ 11111111 256个数字 -128 ~ 127

# 中文
# GBK： 16个二进制位 15个0到15个1
# 兼容ascii，一个字母或数字占一个字节
# 2w多汉字，用两个字节进行存储

# 国际上交流：
# 一条信息中，可能同时出现英文/中文/日文/韩文，将所有信息存储，且不乱码
# 万国编码表：unicode
# unicode采用两个字节存放数据：utf-8，utf-16
# utf-8采用变长存储：1字节存放数字与英文，3字节存放汉字
# utf-16采用定长存储：均以2字节存放数字，英文，汉字

# 内存中用utf-16存取数据：定长存取效率高（变长需要计算后才存取）
# cpu中与硬盘中，采用utf-8存放数据（utf-8传输更快）

4.总结字符编码的发展可分为三个阶段

#阶段一：现代计算机起源于美国，最早诞生也是基于英文考虑的ASCII
ASCII:一个Bytes代表一个字符（英文字符/键盘上的所有其他字符），1Bytes=8bit，8bit可以表示0-2**8-1种变化，即可以表示256个字符
ASCII最初只用了后七位，127个数字，已经完全能够代表键盘上所有的字符了（英文字符/键盘的所有其他字符），后来为了将拉丁文也编码进了ASCII表，将最高位也占用了

#阶段二:为了满足中文和英文，中国人定制了GBK
GBK:2Bytes代表一个中文字符，1Bytes表示一个英文字符
为了满足其他国家，各个国家纷纷定制了自己的编码
日本把日文编到Shift_JIS里，韩国把韩文编到Euc-kr里

#阶段三：各国有各国的标准，就会不可避免地出现冲突，结果就是，在多语言混合的文本中，显示出来会有乱码。如何解决这个问题呢？？？#1、能够兼容万国字符
#2、与全世界所有的字符编码都有映射关系，这样就可以转换成任意国家的字符编码
# 总结：内存中统一采用unicode，浪费空间来换取可以转换成任意编码（不乱码），硬盘可以采用各种编码，如utf-8，保证存放于硬盘或者基于网络传输的数据量很小，提高传输效率与稳定性。

6.字符编码总结

# 1、但凡出现乱码问题，一定是编码时用了一套字符编码，解码时用了另一套字符编码
# 2、解决乱码问题核心：编码时用什么编码存，解码时就用什么编码解
# 3、python3解释器默认使用utf-8    Python2解释器默认使用ASCII
# 4、文件开头:#coding:gbk 用来告诉解释器读文件内容时，用什么编码
# 5、Python3中str类型内存用的是Unicode编码的二级制

三、字符编码转换

# 原文本字符串数据
# s1 = 'abc123你好'
s1 = u'abc123你好'
print(s1)

# 二进制字符串数据: 数据传输是以字节为单位，要将原文字符串转换为二进制字符串机械能传输

# 编码
res = s1.encode('utf-8')
print(res)
# 解码
s2 = res.decode('utf-8')
print(s2)

ss2 = b'abc123\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd\xe5\xa5\xbd\xe5\xa5\xbd'
print('>>', ss2.decode('utf-8'))

# 原义字符串数据
s3 = r'你好\n好的'
print(s3)

# s4 = 'D:\\nbpython\\day03\\代码\\4.三种字符串.py'
# print(s4)
s4 = r'D:\nbpython\day03\代码\4.三种字符串.py'
print(s4)