Python 字符编码 & 字符串   2017-05-31


Python 字符编码 大概原理 与 字符串简单操作

字符编码

因为计算机只能处理数字,如果要处理文本,就必须先把文本转换为数字才能处理。最早的计算机在设计时采用8个比特(bit)作为一个字节(byte),所以,一个字节能表示的最大的整数就是255(二进制11111111=十进制255),如果要表示更大的整数,就必须用更多的字节。比如两个字节可以表示的最大整数是65535,4个字节可以表示的最大整数是4294967295。

由于计算机是美国人发明的,因此,最早只有127个字母被编码到计算机里,也就是大小写英文字母、数字和一些符号,这个编码表被称为ASCII编码,比如大写字母A的编码是65,小写字母z的编码是122。

但是要处理中文显然一个字节是不够的,至少需要两个字节,而且还不能和ASCII编码冲突,所以,中国制定了GB2312编码,用来把中文编进去。

因此,Unicode应运而生。Unicode把所有语言都统一到一套编码里,这样就不会再有乱码问题了。

Unicode标准也在不断发展,但最常用的是用两个字节表示一个字符(如果要用到非常偏僻的字符,就需要4个字节)。现代操作系统和大多数编程语言都直接支持Unicode。

字母A用ASCII编码是十进制的65,二进制的01000001;

字符0用ASCII编码是十进制的48,二进制的00110000,注意字符’0’和整数0是不同的;

你可以猜测,如果把ASCII编码的A用Unicode编码,只需要在前面补0就可以,因此,A的Unicode编码是00000000 01000001。

新的问题又出现了:如果统一成Unicode编码,乱码问题从此消失了。但是,如果你写的文本基本上全部是英文的话,用Unicode编码比ASCII编码需要多一倍的存储空间,在存储和传输上就十分不划算。

所以,本着节约的精神,又出现了把Unicode编码转化为“可变长编码”的UTF-8编码。UTF-8编码把一个Unicode字符根据不同的数字大小编码成1-6个字节,常用的英文字母被编码成1个字节,汉字通常是3个字节,只有很生僻的字符才会被编码成4-6个字节。如果你要传输的文本包含大量英文字符,用UTF-8编码就能节省空间:

在计算机内存中,统一使用Unicode编码,当需要保存到硬盘或者需要传输的时候,就转换为UTF-8编码。

字符串

因为Python的诞生比Unicode标准发布的时间还要早,所以最早的Python只支持ASCII编码,普通的字符串'ABC'在Python内部都是ASCII编码的。

>>> ord('A')
65
>>> chr(65)
'A'

Python在后来添加了对Unicode的支持,以Unicode表示的字符串用u'...'表示,比如:

>>> print u'中文'
中文
>>> u'中'
u'\u4e2d'

u'中'u'\u4e2d'是一样的,\u后面是十六进制的Unicode码。因此,u'A'u'\u0041'也一样的。

两种字符串如何相互转换?字符串'xxx'虽然是ASCII编码,但也可以看成是UTF-8编码,而u'xxx'则只能是Unicode编码。

u'xxx'转换为UTF-8编码的'xxx'encode('utf-8')方法:

>>> u'ABC'.encode('utf-8')
'ABC'
>>> u'中文'.encode('utf-8')
'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'

英文字符转换后表示的UTF-8的值和Unicode值相等(但占用的存储空间不同),而中文字符转换后1个Unicode字符将变为3个UTF-8字符,你看到的\xe4就是其中一个字节,因为它的值是228,没有对应的字母可以显示,所以以十六进制显示字节的数值。len()函数可以返回字符串的长度:

>>> len(u'ABC')
3
>>> len('ABC')
3
>>> len(u'中文')
2
>>> len('\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87')
6

反过来,把UTF-8编码表示的字符串'xxx'转换为Unicode字符串u'xxx'decode('utf-8')方法:

>>> 'abc'.decode('utf-8')
u'abc'
>>> '\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8')
u'\u4e2d\u6587'
>>> print '\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8')
中文

格式化

>>> 'Hello, %s' % 'world'
'Hello, world'
>>> 'Hi, %s, you have $%d.' % ('Michael', 1000000)
'Hi, Michael, you have $1000000.'
>>> '%2d-%02d' % (3, 1)
' 3-01'
>>> '%.2f' % 3.1415926
'3.14'

Reference


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Contents

  1. 字符编码
  2. 字符串
    1. 格式化
  3. Reference