python学习之路三：字符编码

本节重点

彻底掌握字符编码之前的转换关系
掌握 python2 vs python3 上编码的区别
掌握 python2 和python3 上bytes,str 的区别

补充知识点：三元运算

三元运算又称为三目运算，是对简单的条件语句的简写，如：

if 条件成立:

val = 1

else:

val = 2

改写成三元运算:

val = 1 if 条件成立 else 2

C#中的写法 int i = 条件成立?1:2

一.字符编码方式

ASCII 占1个字符，只支持英文
GB2312 占2个字符，支持6700+汉字
GBK GB2312的升级版，支持21000+汉字
Shift-JIS 日本字符
ks_c_5601-1987 韩国编码
TIS-620 泰国编码

由于每个国家都有自己的字符编码方式，所以其对应关系也覆盖了自己国家的字符，但是以上编码都存在局限性，即：仅覆盖本国字符，无其他国家字符的对应关系，应运而生出现了万国码，他覆盖了全球所有的文字和二进制的对应关系。

Unicode 2-4字节，已收录了136690个字符，并还在一直不断扩张中..

Uncode起到了2个作用：

1.直接支持全球所有语言，每个国家都可以不用再使用自己之前的旧编码了，用uncode就可以了。

2.unicode包好了全球所有国家编码的映射关系。

Unicode解决了字符和二进制的对应关系，但是使用unicode表示一个字符，太浪费空间。例如：unicdoe表示“python”需要12个字节才能表示，比原来用ASCII多了一倍，这在进行网络传输，和硬盘存储时是不能容忍的。

为了解决存储和网络传输的问题，出现了额Unicode Tranformation Format，学术名UTF，即对unicode进行转换，以便于在存储和网络传输时可以节省空间！

UTF-8：使用1,2,3,4个字节表示所有字符；优先使用1个字符、无法满足则使增加一个字节，最多4个字节。英文占1个、欧洲语系占2个、东亚占3个、其他及特殊字符占4个。
UTF-16：使用2、4个字节表示所有字符；优先使用2个字符、佛则使用4个字节表示。
UTF-32：使用4个字节表示所有字符。

总结：UTF是为unicode编码设计的一种在存储和传输时节省空间的编码方案。

二.字符在硬盘上的存储

无论以什么编码在内存里显示字符，存在硬盘上都是2进制。

要注意的事，存到硬盘上时是以何种编码存的，再从硬盘上读出来时，就必须以何种编码读，要不然就乱了。

三.编码的转换

虽然有了unicode和utf-8，但是由于历史问题，各个国家依然在大量使用自己的编码，比如中国的windows，默认编码就是gbk，而不是utf-8。

基于此，如果中国的软件出口到美国，在美国人的电脑上就会显示乱码，因为他们没有gbk编码。

为了解决这个问题，就需要使用到unicode的第2个作用，即unicdoe和各国编码的映射关系。

gbk开发的软件，unicode能自动知道他在unicode中的编码是什么。这样一来，无论你以什么编码存储的数据，只要你的软件吧数据从硬盘里读到内存里，转成unicode来显示，就可以了。由于所有的系统、编程语言都默认支持unicode，那你的bgk软件放在美国电脑上，加载到内存里，变成了unicode，中文就可以正常显示了。

四.python3的执行过程

1.解释器找到代码文件，把代码字符串按文件头的定义的编码加载到内存，转成unicode。

2.把代码字符串按语法进行解析

3.所有的变量字符都会以unicode编码声明

五.编码转换过程

根据上述所示，python3可以直接读取硬盘上以utf-8编码格式的.py文件，因为python3会把utf-8转成unicode再展示。但是，并不是所有的软件默认编码都是unicode，python2就不是。python2依然使用的是ascii编码方式，当python2打开utf-8格式的文件时会出现乱码。解决的方案有两个，一是python2以utf-8格式打开文件，二是python2以unicode格式打开文件。这时就需要用到编码转换。

我们来看看Py3自动把文件编码转为unicode是调用了什么方法。

UTF-8 --> decode解码 -->Unicode

Unicode --> encode编码 --> GBK / UTF-8

六.python bytes类型

python2中bytes==str，字符串就是一个个用16进制表示的2进制字节，之所以以16进制来表示，是为了增加可读性。我们称之为bytes类型，即字节类型，它把8个二进制一组称为一个byte，用16进制来表示。除此之外，python2里还有一个单独的类型unicode，把字符串解码后，就会变成unicode。

python3中str和bytes分开了，str就是unicode格式的字符，bytes就是单纯的二进制。

注意：python只要出现各种编码问题，无非是哪里的编码设置出错了

常见的编码错误原因有：

python解释器的默认编码
python原文件的文件编码
Terminal使用的编码
操作系统的语言设置

掌握了编码之前的关系后，挨个排错就好了