Python-基础-day6

1、二进制                                 

前言:计算机一共就能做两件事:计算和通信

2、字符编码                             

生活中的数字要想让计算机理解就必须转换成二进制。十进制到二进制的转换只能解决计算机理解数字的问题,那么文字要怎么让计算机理解呢?

于是我们就选择了一种方式,既然数字可以转换成十进制,我们只要想办法吧文字,转换成数字,这样文字不就可以表示成二进制了么?

那么问题来了:怎么把文字转换成数字呢?就是强制转换

我们自己强行约定了一个表,把文字和数字对应上,这张表就相当于翻译,我们可以拿着一个数字来对比对应表找到相应的文字,反之亦然。

 ASCII码                                 

我们先来看一张图片,在了解ascii码

ASCII(American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准代码)是基于拉丁字母的一套电脑编码系统,主要用于显示现代英语和其他西欧语言。它是现今最通用的单字节编码系统,并等同于国际标准ISO/IEC 646。

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。后128个称为扩展ASCII码。

那现在我们就知道了上面的字母符号和数字对应的表是早就存在的。那么根据现在有的一些十进制,我们就可以转换成二进制的编码串。

比如:

一个空格对应的数字是0 翻译成二进制就是0(注意字符'0'和整数0是不同的)
一个对勾√对应的数字是251 翻译成二进制就是11111011
那么问题又来了
假如我们要打印两个空格一个对勾 写作二进制就应该是 0011111011但是 但是问题来了,我们怎么知道从哪儿到哪儿是一个字符呢?

正是由于这些字符串长的长,短的短,写在一起让我们难以分清每一个字符的起止位置,所以聪明的人类就想出了一个解决办法,既然一共就这255个字符,那最长的也不过是11111111八位,不如我们就把所有的二进制都转换成8位的,不足的用0来替换。

这样一来,刚刚的两个空格一个对勾就写作000000000000000011111011,读取的时候只要每次读8个字符就能知道每个字符的二进制值啦。

在这里,每一位0或者1所占的空间单位为bit(比特),这是计算机中最小的表示单位

每8个bit组成一个字符,这是计算机中最小的存储单位(毕竟你是没有办法存储半个字符的)

bit 位,计算机中最小的表示单位
8bit = 1bytes 字节,最小的存储单位,1bytes缩写为1B
1KB=1024B
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
1PB=1024TB
1EB=1024PB
1ZB=1024EB
1YB=1024ZB
1BB=1024YB

GBK和GB2312                  

显然,对于我们来说能在计算机中显示中文字符是至关重要的,然而刚学习的ASCII表里连一个偏旁部首也没有。所以我们还需要一张关于中文和数字对应的关系表。之前我们已经看到了,一个字节只能最多表示256个字符,要处理中文显然一个字节是不够的,所以我们需要采用两个字节来表示,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。

你可以想得到的是,全世界有上百种语言,日本把日文编到Shift_JIS里,韩国把韩文编到Euc-kr里,

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。

Unicode                            

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

现在,捋一捋ASCII编码和Unicode编码的区别:

ASCII编码是1个字节,而Unicode编码通常是2个字节。

字母AASCII编码是十进制的65,二进制的01000001

字符0ASCII编码是十进制的48,二进制的00110000

汉字“中”已经超出了ASCII编码的范围,用Unicode编码是十进制的20013,二进制的01001110 00101101

你可以猜测,如果把ASCII编码的AUnicode编码,只需要在前面补0就可以,因此,AUnicode编码是00000000 01000001

问题又出现了:

如果统都编辑成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。

UTF-8                                 
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:
字符 ASCII unicode UTF-8
A 01000001 00000000 01000001 01000001
x 01001110 00101101 11100100 10111000 10101101

从上面的表格还可以发现,UTF-8编码有一个额外的好处,就是ASCII编码实际上可以被看成是UTF-8编码的一部分,所以,大量只支持ASCII编码的历史遗留软件可以在UTF-8编码下继续工作。

搞清楚了ASCIIUnicodeUTF-8的关系,我们就可以总结一下现在计算机系统通用的字符编码工作方式:

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。

用记事本编辑的时候,从文件读取的UTF-8字符被转换为Unicode字符到内存里,编辑完成后,保存的时候再把Unicode转换为UTF-8保存到文件。

文件存取编码转换图:

常用编码技术一览表                   

编码 制定时间 作用 所占字节数
ASCII 1967年 表示英语及西欧语言 8bit/1bytes
GB2312 1980年 国家简体中文字符集,兼容ASCII 2bytes
Unicode 1991年 国际标准组织统一标准字符集 2bytes
GBK 1995年 GB2312的扩展字符集,支持繁体字,兼容GB2312 2bytes
UTF-8 1992年 不定长编码 1-3bytes
原文地址:https://www.cnblogs.com/aihuidi/p/10551772.html