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给妹子讲python-S01E08理清python中的字符编码方法

简介: 本文介绍python中编、解码的本质是文本字符串和字节字符串的相互转换、python中编、解码方法举例及过程解析、unicode、latin-1、ASCII编码方式的兼容性问题、读取二进制文件。
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上一集讲清楚字符编码的基础概念后我相信这一集再来介绍python中的字符编码就会容易的多。

通过上一集我们知道ASCII码包括其最常见的超集Latin-1依赖这样的一个假设即每一个字符与一个字节相匹配由于存在太多的字符因此不可避免的会出现问题Unicode字符集通过使用4个字节来表示1个字符则解决了该问题。

首先来介绍一下Python中的两种字符串

Python中有两种字符串文本字符串和字节字符串。其中文本字符串类型被命名为str内部采用Unicode字符集兼容ASCII码而字节字符串则直接用来表示原始的字节序列用print函数来打印字节字符串时若字节在ascii码范围内则显示为ascii码对应的字符其余的则直接显示为16进制数该类型被命名为bytes。

看一个简单的例子

s = 'apple'
b = b'apple'
print(b)
print(type(b))
print(s)
print(type(s))

b'apple'
<class 'bytes'>
apple
<class 'str'>

再近距离的看看bytes类型字节字符串本质上它就是一串单字节16进制数

b = b'apple'
print(b[0])
print(b[1:])
print(list(b))

97
b'pple'
[97, 112, 112, 108, 101]

【妹子说】那这和编码、解码有何关联呢

从本质上来说编码和解码就是str和bytes这两种字符串类型之间的互相转换。

str包含一个encode方法使用特定编码将该字符串其转换为一个bytes这称之为编码。bytes类包含了一个decode方法也接受一个编码作为单个必要参数并返回一个str这称之为解码。这种转换操作是显式的操作且必须根据数据被编码时采用的编码类型进行解码。

首先说说编码即将unicode的str文本字符串转换为bytes的字节字符串可以显式的传入指定编码一般来说采用utf-8编码或使用平台的默认编码。

s = 'π排球の'
b1 = s.encode('utf-8')
b2 = s.encode()
print(b1)
print(b2)

b'\xcf\x80\xe6\x8e\x92\xe7\x90\x83\xe3\x81\xae'
b'\xcf\x80\xe6\x8e\x92\xe7\x90\x83\xe3\x81\xae'

那么我们看看在不写编码的时候平台默认的编码方式到底是什么

import sys

print(sys.platform)
print(sys.getdefaultencoding())

win32
utf-8

可以看出我这个平台默认选择的是utf-8编码方式。

接下来我们来比较一下unicode、latin-1、ASCII编码方式的兼容性问题:

首先非ASCII字符无法使用ASCII编码转换成字节字符串

s = 'π排球の'
b = s.encode('ascii')

Traceback (most recent call last):
 File "E:/12homework/12homework.py", line 2, in <module>
   b = s.encode('ascii')
UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-3:
 ordinal not in range(128)

其次Latin-1和unicode编码方式不兼容。

例如重音字符会在latin-1字符集和unicode字符集中同时存在但是通过latin-1和unicode编码方式编出来的字节流是不一样的注意虽然unicode字符集是包含了latin-1字符集但是不代表utf-8编码方式兼容latin-1编码方式。因为unicode字符集中除了ascii字符集外都是采用多字节的编码方式而latin-1一律采用单字节的方式

s = 'Äè'
print(s.encode('utf-8'))
print(s.encode('latin-1'))

b'\xc3\x84\xc3\xa8'
b'\xc4\xe8'

只有ascii字符集中的字符三种编码方式得到的结果才完全一致。对unicode进行编码的时候针对常规的7位ASCII文本由于utf-8以及latin-1编码方式都是兼容ASCII的所以结果都是一样的。

s = 'abc'
print(s.encode('utf-8'))
print(s.encode('latin-1'))
print(s.encode('ascii'))

b'abc'
b'abc'
b'abc'

【妹子说】那对应的再来谈谈decode解码方法吧。

将bytes类型字符串转换成str类型的unicode文本字符串也是一样要么指定编码参数要么使用平台的默认参数。这个例子中我们要操作的字节字符串b是通过utf-8编码方式对文本字符串'π排球の'编码而形成的。

b = b'\xe6\x8e\x92\xe7\x90\x83'
s1 = b.decode(encoding='utf-8')
s2 = b.decode()
s3 = b.decode(encoding='latin-1')

print(s1)
print(s2)
print(s3)

排球
排球
排çƒ

值得注意的是最后一行代码想通过latin-1解码字节字符串由于字节字符串是通过utf-8编码形成因此这样解码形成得到的只能是乱码。

Utf-8编码是用两个字节来表示非ASCII的高128字符而latin-1则是用一个字节来一一对应

【妹子说】计算机用二进制来存储信息而却能在各种应用中显示我们需要的文字这应该是字符编、解码的应用吧。

很对下面我们来说说文本文件读取时的编、解码问题

当一个文件以文本模式打开的时候被读取的二进制存储数据也就是存储的字节字符串会自动被解码依据显式提供的编码名称或平台默认的编码名称并且将其返回为一个str。写入文件时会接受一个str并且将其传输到文件之前自动编码成字节字符串以供磁盘存储。

当一个文件以二进制模式打开时需要在open方法的模式字符串参数里添加一个b此时读取的数据不会以任何方式解码而是直接返回其原始内容即一个bytes对象写入文件时接受一个bytes对象并且将其传送到文件中且不进行修改。

在读取文本文件的时候如果open函数没有声明他们如何编码python3会因其所运行的系统而选取默认的编码方式默认情况下python3 期望文件使用 utf-8进行编码。但由于文件并不总是在同一个系统中被保存和打开因此会带来乱码的风险所以我们需要显式的指定编码。

补充的说明一下可以很简单的进行一个分类处理图像文件、设备数据流等可以使用bytes和二进制模式文件处理而如果要处理的内容实质是文本的内容例如程序输出、HTML、国际化文本或CSV或XML文件则可能要使用str和文本模式文件

例如我们先把AÄBèC用UTF-8编码后存入utf-8data文件再来读取他具体看看这里是如何实现的。

s = 'AÄBèC'

with open('utf-8data','w',encoding='utf-8') as f:
   f.write(s)

with open('utf-8data','r',encoding='utf-8') as f:
   u_str = f.read()
print(u_str)


AÄBèC

这里用到的文件读写的方法后面的章节会详细介绍现在知道他是什么就好了。

以二进制的形式读取文件。

还有一种我们之前介绍过的用法文本字符串在存储到磁盘的时候会编码成字节字符因此我们也可以先以字节字符串的形式从文件中将其读取然后再进行解码。

这样做的原因有二一种是所接收的可能是非文本数据如一个图像文件另一个潜在原因是无法确定所读取文本文件的编码可能需要依据其他信息再确定

with open('utf-8data', 'rb') as f:
   byte_str = f.read()

print(byte_str)
print(byte_str.decode(encoding='utf-8'))

b'A\xc3\x84B\xc3\xa8C'
AÄBèC

字符串编、解码在python中很重要特别是在网络爬虫等网络应用程序中在后面的实际应用中会感受到他的作用会越来越明显。

【妹子说】这一集的内容很多细致剖析了python中的两种字符串类型和编、解码的处理方法。再结合之前的三集就能从基本使用、字符编、解码的维度闭环出一个完整的知识网络了收获很大。

原文发布时间为2018-08-06
本文作者酱油哥
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