字符编码的介绍

字符编码

字符编码的概念

字符串类型、文本文件的内容都是由字符组成的，'但凡涉及到字符的存取，都需要考虑字符编码的问题'。

# 1、软件运行前，软件的代码及其相关数据都是存放于硬盘中的

# 2、任何软件的启动都是将数据从硬盘中读入内存，然后cpu从内存中取出指令并执行

# 3、软件运行过程中产生的数据最先都是存放于内存中的，若想永久保存软件产生的数据，则需要将数据由内存写入硬盘

文本编辑器读取文件内容的流程：

阶段1、启动一个文件编辑器（文本编辑器如nodepad++，pycharm，word）

阶段2、文件编辑器会将文件内容从硬盘读入内存

阶段3、文本编辑器会将刚刚读入内存中的内容显示到屏幕上

 

字符编码介绍

字符编码的前提：

它只跟字符类型和文本类型相关。跟视频文件、音频文件、图片文件等无关

人类在与计算机交互时，用的都是人类能读懂的字符，如中文字符、英文字符、日文字符等。 

而计算机内部只能够认识二进制01，计算机之所以能够认识各种各样的字符，那是因为计算机的内部维护着一张字符编码表。

毫无疑问，由人类的字符到计算机中的数字，必须经历一个过程，如下：

翻译的过程必须参照一个特定的标准，该标准称之为字符编码表，该表上存放的就是字符与数字一一对应的关系。

字符编码中的编码指的是翻译或者转换的意思，即将人能理解的字符翻译成计算机能识别的数字。

 

 字符编码表：一些字符和数字之间的对应关系

 

字符编码的发展史

字符编码的发展经历了三个重要的阶段，如下：

阶段一：一家独大

现代计算机起源于美国，所以最先考虑仅仅是让计算机识别英文字符，于是诞生了ASCII表。

如图：

 ASCII表的特点:

    1、只有英文字符与数字的一一对应关系

    2、一个英文字符对应1Bytes，1Bytes=8bit，8bit最多包含256个数字，可以对应256个字符，足够表示所有英文字符

记忆：
        A-Z: 65-90
        a-z: 97-122
        0-9: 48-

阶段二：诸侯割据、天下大乱 

为了让计算机能够识别中文和英文，中国人定制了GBK

GBK表的特点：

    1、只有中文字符、英文字符与数字的一一对应关系
    2、一个英文字符对应1Bytes
       一个中文字符对应2Bytes  

 
       补充说明：
       1Bytes=8bit，8bit最多包含256个数字，可以对应256个字符，足够表示所有英文字符
       2Bytes=16bit，16bit最多包含65536个数字，可以对应65536个字符，足够表示所有中文字符

日本人就为了让计算机识别他们的日文字符，也研究了一套字符编码表：

# Shift_JIS表：只有日文字符、英文字符与数字的一一对应关系

韩国人也向让计算机能够识别韩文字符，所以也研究了一套字符编码表：

#  Euc-kr表：只有韩文字符、英文字符与数字的一一对应关系

……

此时,美国人用的计算机里使用字符编码标准是ASCII、中国人用的计算机里使用字符编码标准是GBK、日本人用的计算机里使用字符编码标准是Shift_JIS,如下图所示：

字符编码发展到了这个阶段，可以用一句话概括：诸侯割据、天下大乱。

阶段三：天下一统

unicode（万国码）于1990年开始研发，1994年正式公布，具备两大特点：

#1. 存在所有语言中的所有字符与数字的一一对应关系,即兼容万国字符

#2. 与传统的字符编码的二进制数都有对应关系，详解如下

很多地方或老的系统、应用软件仍会采用各种各样传统的编码，这是历史遗留问题。此处需要强调：软件是存放于硬盘的，而运行软件是要将软件加载到内存的，面对硬盘中存放的各种传统编码的软件，想让我们的计算机能够将它们全都正常运行而不出现乱码，内存中必须有一种兼容万国的编码，并且该编码需要与其他编码有相对应的映射/转换关系，这就是unicode的第二大特点产生的缘由

文本编辑器输入任何字符都是最新存在于内存中，是unicode编码的，存放于硬盘中，则可以转换成任意其他编码，只要该编码可以支持相应的字符
 

# 英文字符可以被ASCII识别

英文字符--->unciode格式的数字--->ASCII格式的数字

# 中文字符、英文字符可以被GBK识别

中文字符、英文字符--->unicode格式的数字--->gbk格式的数字

# 日文字符、英文字符可以被shift-JIS识别

日文字符、英文字符--->unicode格式的数字--->shift-JIS格式的数字

unicode的一些问题：

# 统一使用的是2个字节来保存字符
        如果是英文字符：

        ASCII码用1个字节保存一个英文字符

        而万国码中使用2个字节保存英文字符

        从而就造成了空间的浪费

# 优化
    从内存中得万国码到硬盘中得utf-8字符
    
    utf-8就是目前大家统一使用的一种编码：

        1. 它统一使用一个字节来保存英文字符
        2. 统一使用三个字节来保存中文字符

        """在utf-8编码表中，一个汉字使用的是三个字节!!!"""

 # utf系列：
        utf-8
        utf-16
        utf-...
        
        utf8mb4: 它能够存储表情

 

编码与解码

由字符转换成内存中的unicode，以及由unicode转换成其他编码的过程，都称为编码encode。

编码：

由内存中的unicode转换成字符，以及由其他编码转换成unicode的过程，都称为解码decode。

解码： 

 在诸多文件类型中，只有文本文件的内存是由字符组成的，因而文本文件的存取也涉及到字符编码的问题。

字符编码的应用 

我们学习字符编码就是为了存取字符时不发生乱码问题：

#1、内存中固定使用unicode无论输入任何字符都不会发生乱码

#2、我们能够修改的是存/取硬盘的编码方式，如果编码设置不正确将会出现乱码问题。乱码问题分为两种：存乱了，读乱了

存乱了：如果用户输入的内容中包含中文和日文字符，如果单纯以shift_JIS存，日文可以正常写入硬盘，而由于中文字符在shift_jis中没有找到对应关系而导致存乱了

读乱了：如果硬盘中的数据是shift_JIS格式存储的，采GBK格式读入内存就读乱了

总结：

#1. 保证存的时候不乱：在由内存写入硬盘时，必须将编码格式设置为支持所输入字符的编码格式

#2. 保证存的时候不乱：在由硬盘读入内存时，必须采用与写入硬盘时相同的编码格式 

 

拓展：代码的运用

1.统计一个字符串中得单词个数

s1 = 'kevin say hello hello hello sb sb sb jerry jerry handsome handsome handsome'
 
# 返回的结果：{'单词':3}
 
# 统计单词的个数
s1 = 'kevin say hello hello hello sb sb sb jerry jerry handsome handsome handsome sb sb sb jerry jerry handsome handsome handsome'
 
## 写任何的功能都不要上来就写代码，写代码一定是最后的操作
"""
    1. 先分析我们需要做哪些功能(需求分析)
    2. 最后把你分析的步骤写出来：注释、笔记、文档、
    3. 开发方案-------->给你一个需求，你来写一写这个需求应该怎么开发------->数据库如何设计、表结构如何设计、逻辑有哪些...
    4. 功能比较少、就以注释的形式写出你的开发步骤
"""
 
#### 以后拿到不管什么样的数据类型，如果你能够把它转为列表形式，就已经很简单了
# 列表类型是我们最容易处理的数据类型
 
# 1. 先把字符串转为列表，我们可以使用切分字符串的形式，转为列表
s_list = s1.split(
    ' ')  # ['kevin', 'say', 'hello', 'hello', 'hello', 'sb', 'sb', 'sb', 'jerry', 'jerry', 'handsome', 'handsome', 'handsome',]
print(s_list)
 
# 2. 定义一个空字典：用来存储返回的结果
word_dic = {}  # {kevin:1, say:1}
 
# 3. 来循环列表：只要是列表，除了正常的取值之外，就要想到循环
for i in s_list:
    # word_dic里面如果没有当前循环的这个单词，就增加一个，如果存在了，就把个数+1
    if i not in word_dic:
        word_dic[i] = 1  # {'kevin':1}
    else:
        # word_dic['kevin'] = word_dic['kevin'] + 1
        word_dic[i] += 1
 
print(word_dic) # {'kevin': 1, 'say': 1, 'hello': 3, 'sb': 3, 'jerry': 2, 'handsome': 3}
# {'kevin': 1, 'say': 1, 'hello': 3, 'sb': 6, 'jerry': 4, 'handsome': 6}

 

2.统计字符串中字符的个数

 

s2 = 'kevinsayhellosb' # 你要知道字符串是可以支持循环的
 
s2 = 'kevinsayhellosb'  # 你要知道字符串是可以支持循环的
 
# 1. 先定义一个空字典：用来存储我们统计的结果
temp_dict = {}
 
# 2. 循环字符串
for i in s2:
    if i not in temp_dict:
        temp_dict[i] = 1
    else:
        temp_dict[i] += 1
 
 
print(temp_dict) # {'k': 1, 'e': 2, 'v': 1, 'i': 1, 'n': 1, 's': 2, 'a': 1, 'y': 1, 'h': 1, 'l': 2, 'o': 1, 'b': 1}