Python中關於decode、encode以及編碼方式

一、先說說編解碼問題

編碼轉換時,通常需要以unicode作爲中間編碼,即先將其他編碼的字符串解碼(decode)成unicode,再從unicode編碼(encode)成另一種編碼。

str1.decode(‘gb2312’) #將gb2312編碼的字符串轉換成unicode編碼
str2.encode(‘gb2312’) #將unicode編碼的字符串轉換成gb2312編碼
python2.7 idle GUI界面打印中文會出現亂碼,這是idle本身問題:

s=’中文’
如果是在utf8的文件中,該字符串就是utf8編碼,如果是在gb2312的文件中,則其編碼爲gb2312。這種情況下,要進行編碼轉換,都需要先用decode方法將其轉換成unicode編碼,再使用encode方法將其轉換成其他編碼。

如果字符串是這樣定義: s=u’中文’ 則該字符串的編碼就被指定爲unicode了,即python的內部編碼,而與代碼文件本身的編碼無關。只需要直接使用encode方法將其轉換成指定編碼即可

如果一個字符串已經是unicode了,再進行解碼則將出錯,因此通常要對其編碼方式是否爲unicode進行判斷isinstance(s, unicode) #用來判斷是否爲unicode

二、查看文本編碼的方式

1. notepad

對於我們經常使用的記事本,“文件” -> “另存爲”,可查看到當前的編碼方式

2.notepad++

點擊“菜單欄” -> “格式”可以查看

還可直接對其進行轉換,轉換完成後保存文件。

3.UltraEdit

不同編碼的文本,是根據文本的前兩個字節來定義其編碼格式的,定義如下:

ANSI:        無格式定義;
Unicode:       前兩個字節爲FFFE;
Unicode big endian: 前兩字節爲FEFF; 
UTF-8:        前兩字節爲EFBB; 
這樣通過前面兩個字節就可以判定出文件的具體格式了。

三、系統中常見的編碼方式

1.ASCII編碼

上世紀70年代,美國國家標準協會(American National Standard Institute , ANSI )制訂了ASCII碼(American Standard Code for Information Interchange,美國標準信息交換碼)

使用7 位二進制數共128個組合來表示所有的大寫和小寫字母,數字0 到9、標點符號, 以及在美式英語中使用的特殊控制字符。

第0~32號及第127號(共34個)是控制字符或通訊專用字符,如控制符:LF(換行)、CR(回車)、FF(換頁)、DEL(刪除)、BEL(振鈴)等

第33~126號(共94個)是字符,其中第48~57號爲0~9十個阿拉伯數字;65~90號爲26個大寫英文字母,97~122號爲26個小寫英文字母,其餘爲一些標點符號、運算符號等。

最高位(b7)用作奇偶校驗位,所謂奇偶校驗,是指在代碼傳送過程中用來檢驗是否出現錯誤的一種方法,一般分奇校驗和偶校驗兩種:

奇校驗規定:正確的代碼一個字節中1的個數必須是奇數,若非奇數,則在最高位b7添1
偶校驗規定:正確的代碼一個字節中1的個數必須是偶數,若非偶數,則在最高位b7添1

2.擴展的ASCII編碼

一個字節中的後7位總共只能表示128個不同的字符,英語用這些字符已經足夠了,可是要表示其他語言卻是不夠。比如,在法語中,字母上方有注音的符號,就無法用ASCII表示。於是,一些國家就利用了字節中閒置的最高位編入新的符號。這樣一來,就可以表示最多256個符號,這就是擴展ASCII 碼,所以現在有7位和8位的兩種ASCII碼,擴展的ASCII 碼允許將每個字符的第8 位用於確定附加的128 個特殊符號字符、外來語字母和圖形符號。但是,不管怎樣,0~127表示的字符是一樣的,不同的只是128~255.

3.ANSI編碼

也是美國國家標準協會(American National Standard Institute , ANSI )制訂的標準。爲使計算機支持更多語言,通常使用 0x80~0xFF 範圍的 2 個字節來表示 1 個字符。比如:漢字 ‘中’ 在中文操作系統中,使用 [0xD6,0xD0] 這兩個字節存儲。

不同的國家和地區制定了不同的標準,由此產生了 GB2312, BIG5, JIS 等各自的編碼標準。這些使用 2 個字節來代表一個字符的各種漢字延伸編碼方式,稱爲 ANSI 編碼。

在簡體中文系統下,ANSI 編碼代表 GB2312 編碼
在日文操作系統下,ANSI 編碼代表 JIS 編碼
不同 ANSI 編碼之間互不兼容,當信息在國際間交流時,無法將屬於兩種語言的文字,存儲在同一段 ANSI 編碼的文本中。

ANSI編碼表示英文字符時用一個字節,表示中文用兩個字節,而unicode不管表示英文字符還是中文都是用兩個字節來表示。

4.Unicode編碼

Unicode字符集編碼是Universal Multiple-Octet Coded Character Set 通用多八位編碼字符集的簡稱,是國際組織制定的可以容納世界上所有文字和符號的字符編碼方案。

但即使擴展到256個符號也不夠用,比如漢字據統計有10萬個以上,而且同一個數值在各國的語言中表示的卻不同,比如130在法語裏面é,而在希臘語裏面則代表Gimel,於是UNICODE應運而生。

Unicode是一種在計算機上使用的字符編碼。它爲每種語言中的每個字符設定了統一併且唯一的二進制編碼,以滿足跨語言、跨平臺進行文本轉換、處理的要求。Unicode 標準始終使用十六進制數字,而且在書寫時在前面加上前綴“U+”,例如字母“A”的編碼爲 004116 和字符“?”的編碼爲 20AC16。所以“A”的編碼書寫爲“U+0041”。但Unicode只是一個符號集,它只規定了符號的二進制代碼,卻沒有規定這個二進制代碼應該如何存儲。

5.UTF8編碼

事實證明,對可以用ASCII表示的字符使用UNICODE並不高效,因爲UNICODE比ASCII佔用大一倍的空間,而對ASCII來說高字節的0對 他毫無用處。爲了解決這個問題,就出現了一些中間格式的字符集,他們被稱爲通用轉換格式,即UTF(Universal Transformation Format)。目前存在的UTF格式有:UTF-7, UTF-7.5, UTF-8, UTF-16, 以及 UTF-32。

UTF-8(8-bit Unicode Transformation Format)是一種針對Unicode的可變長度字符編碼(定長碼),也是一種前綴碼。它可以用來表示Unicode標準中的任何字符,且其編碼中的第 一個字節仍與ASCII兼容,這使得原來處理ASCII字符的軟件無須或只須做少部份修改,即可繼續使用。因此,它逐漸成爲電子郵件、網頁及其他存儲或傳 送文字的應用中,優先採用的編碼。

UTF-8用1~4個字節對Unicode進行編碼。從Unicode到UTF-8的編碼方式如下:

000000 - 00007F║0xxxxxxx
000080 - 0007FF║110xxxxx 10xxxxxx
000800 - 00FFFF║1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
010000 - 10FFFF║11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

對於0x00-0x7F之間的字符,UTF-8編碼與ASCII編碼完全相同;
帶有附加符號的拉丁文、希臘文、西裏爾字母、亞美尼亞語、希伯來文、阿拉伯文、敘利亞文及它拿字母則需要二個字節編碼(Unicode範圍由);
其他基本多文種平面(BMP)中的字符(這包含了大部分常用字)使用三個字節編碼;
其他極少使用的Unicode 輔助平面的字符使用四字節編碼;
UTF-8編碼的最大長度是4個字節。從上表可以看出,4字節模板有21個x,即可以容納21位二進制數字。Unicode的最大碼位0x10FFFF也只有21位。

UTF-8解析算法:

如果字節(Byte)的第一位爲0,則B爲ASCII碼,並且Byte獨立的表示一個字符;
如果字節(Byte)的第一位爲1,第二位爲0,則Byte爲一個非ASCII字符(該字符由多個字節表示)中的一個字節,並且不爲字符的第一個字節編碼;
如果字節(Byte)的前兩位爲1,第三位爲0,則Byte爲一個非ASCII字符(該字符由多個字節表示)中的第一個字節,並且該字符由兩個字節表示;
如果字節(Byte)的前三位爲1,第四位爲0,則Byte爲一個非ASCII字符(該字符由多個字節表示)中的第一個字節,並且該字符由三個字節表示;
如果字節(Byte)的前四位爲1,第五位爲0,則Byte爲一個非ASCII字符(該字符由多個字節表示)中的第一個字節,並且該字符由四個字節表示。

6.ANSI與ASCII編碼區別

字面上差異:ANSI指美國國家標準協會,ASCII指美國信息互換標準代碼
ANSI可以說是ASCII的擴展(爲了支持非拉丁語系的語言)一方面,他將ascii碼擴展到8bits,增加了0x80-0xff共128個字符。另一方面,在cjk(chinese japanese korean)系統中,ANSI在不同語言中有不同的具體標準,在簡體中文系統下,ANSI 編碼代表 GB2312 編碼,在日文操作系統下,ANSI 編碼代表 JIS 編碼。
ansi編碼,就是一種未經國際標準化的編碼(也沒辦法標準化,因爲擴展部分的內碼存在交集);而Unicode爲國際化的編碼。

7.GB2312

7.1 名稱及制定時間

《信息交換用漢字編碼字符集》是由中國國家標準總局1980年發佈,標準號是GB 2312—1980,所以簡稱爲GB2312。

7.2 編碼格式

在使用GB2312的程序中,通常採用EUC儲存方法,以便兼容於ASCII。瀏覽器編碼表上的“GB2312”,通常都是指“EUC-CN”表示法。

每個漢字及符號以兩個字節來表示。第一個字節稱爲“高位字節”(也稱“區字節)”,第二個字節稱爲“低位字節”(也稱“位字節”)。
“高位字節”使用了0xA1-0xF7(把01-87區的區號加上0xA0),“低位字節”使用了0xA1-0xFE(把01-94加上 0xA0)。 由於一級漢字從16區起始,漢字區的“高位字節”的範圍是0xB0-0xF7,“低位字節”的範圍是0xA1-0xFE,佔用的碼位是 72*94=6768。其中有5個空位是D7FA-D7FE。

例如“啊”字在大多數程序中,會以兩個字節,0xB0(第一個字節) 0xA1(第二個字節)儲存。區位碼=區字節+位字節(與區位碼對比:0xB0=0xA0+16,0xA1=0xA0+1)。

GB 2312標準共收錄6763個漢字,其中一級漢字3755個,二級漢字3008個;同時,GB 2312收錄了包括拉丁字母、希臘字母、日文平假名及片假名字母、俄語西裏爾字母在內的682個全角字符。

7.3 特點

GB 2312的出現,基本滿足了漢字的計算機處理需要,它所收錄的漢字已經覆蓋中國大陸99.75%的使用頻率。
對於人名、古漢語等方面出現的罕用字,GB 2312不能處理,這導致了後來GBK及GB 18030漢字字符集的出現。

8.GBK

8.1 名稱及制定時間

GBK全稱《漢字內碼擴展規範》,全國信息技術標準化技術委員會1995年12月1日製訂。

8.2 編碼格式

GBK編碼,是在GB2312-80標準基礎上的內碼擴展規範,使用了雙字節編碼方案,其編碼範圍從8140至FEFE(剔除xx7F),共23940個碼位,共收錄了21003個漢字,完全兼容GB2312-80標準,支持國際標準ISO/IEC10646-1和國家標準GB13000-1中的全部中日韓漢字,幷包含了BIG5編碼中的所有漢字。GBK編碼方案於1995年10月制定, 1995年12月正式發佈,目前中文版的WIN95、WIN98、WINDOWS NT以及WINDOWS 2000、WINDOWS XP、WIN 7等都支持GBK編碼方案。

GBK 是 GB2312的擴展 ,除了兼容GB2312外,它還能顯示繁體中文,還有日文的假名。

8.3 說明

GB2312是中國規定的漢字編碼,也可以說是簡體中文的字符集編碼;GBK 是 GB2312的擴展 ,除了兼容GB2312外,它還能顯示繁體中文,還有日文的假名。

說明:1.’a’的編碼仍然是’a’,‘中’編碼爲0xd6和0xd0兩個字節( 而且是0x80~0xFF 範圍內),說明編碼方式爲擴展的ASCII(ANSI)

參考http://www.cnblogs.com/TsengYuen/archive/2012/05/22/2513290.html

http://wenku.baidu.com/link?url=DW_eaIYsVuh31R7FHY8nQa3jiyrtnH6rIc5zoseS8apT0vN9exCFteyfcAm30USuphTdKqsOSAwaU7QeqdpK7u4-Gpr2WULF8PLwlY3bafq

參考文檔:

http://xanderzhang.iteye.com/blog/465992

http://jingyan.baidu.com/article/48b558e367b1fe7f38c09a87.html

http://blog.163.com/yang_jianli/blog/static/161990006201371451851274

http://san-yun.iteye.com/blog/1544123

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