编码

不管是哪种语言，在学习的时候，只要涉及到中文，多多少少都会遇到一些编码问题。然而，说实话，作为一个英语水平没有那么专业的中国人，中文是必不可少的。所以，了解编码以及解码就变得非常重要。下面是从各个资料整合并且亲自动手尝试的编码介绍。

各种编码格式的发展历程

编码有很多种，计算机最初是在美国等国家发明的所以表示字符只有简单的几个字母只要对字母进行编码就好我们标准码 iso-8859-1 这就是一个标准。
但是后来计算机普及了于是就中国要使用计算机了但是机器不认得中文，于是就有了国际码。 gbk gb2312都是这类。两个其实一个，一个是标准（发布的代号），一个是简称。后来多了个阿拉伯语、日语、韩语…所以就出来统一编码unicode。
然而，unicode虽然统一了全世界字符的二进制编码，但没有规定如何存储啊，亲。x86和amd体系结构的电脑小端序和大端序都分不清，别提计算机如何识别到底是unicode还是acsii了。如果Unicode统一规定，每个符号用三个或四个字节表示，那么每个英文字母前都必然有二到三个字节是0，文本文件的大小会因此大出二三倍，这对于存储来说是极大的浪费。这样导致一个后果：出现了Unicode的多种存储方式。
互联网的兴起，网页上要显示各种字符，必须统一啊，亲。utf-8就是Unicode最重要的实现方式之一。另外还有utf-16、utf-32等。UTF-8不是固定字长编码的，而是一种变长的编码方式。它可以使用1~4个字节表示一个符号，根据不同的符号而变化字节长度。这是种比较巧妙的设计，如果一个字节的第一位是0，则这个字节单独就是一个字符；如果第一位是1，则连续有多少个1，就表示当前字符占用多少个字节。

原始的始祖ASCII

我们需要了解的最早编码是ASCII码。它用7个二进制位来表示，由于那个时期生产的大多数计算机使用8位大小的字节，因此用户不仅可以存放所有可能的ASCII字符，而且有整整一位空余下来。如果你技艺高超，可以将该位用做自己离奇的目的：WordStar中那个发暗的灯泡实际上设置这个高位，以指示一个单词中的最后一个字母，同时这也宣示了WordStar只能用于英语文本。
　　由于字节有多达8位的空间，因此许多人在想：“呀！我们可以把128_{255之间的编码用做个人的应用目的。”问题在于，同时产生这种想法的人相当多，而且在128}255之间的各个位置上应该存放什么这一问题上，真是仁者见仁智者见智。事实上，只要人们开始在美国以外的地方购买计算机，那么各种各样的不同OEM字符集都会进入规划设计行列，并且各人都会根据自己的需要使用高位的128个字符。如此一来，甚至在同语种的文档之间就不容易实现互换。 ASCII可被扩展，最优秀的扩展方案是ISO 8859-1，通常称之为Latin-1。Latin-1包括了足够的附加字符集来写基本的西欧语言。
最后，这个人人参与的OEM终于以ANSI标准的形式形成文件。在ANSI标准中，每个人都认同如何使用低端的128个编码，这与ASCII相当一致。不过，根据所在国籍的不同，处理编码128以上的字符有许多不同的方式。这些不同的系统称为代码页。
　　同时，甚至更为令人头疼的事情正在逐步上演，亚洲国家的字符表有成千上万个字符，这样的字符表是用8位二进制无法表示的。该问题的解决通常有赖于称为DBCS（double byte character set，双字节字符集）的繁杂字符系统。
　　不过，仍然需要指出一点，多数人还是姑且认为一个字节就是一个字符，以及一个字符就是8个二进制位，并且只要确保不将字符串从一台计算机移植到另一台计算机，或者说一种以上的语言，那么这几乎总是可以凑合。当然，只要一进入Internet，从一台计算机向另一台计算机移植字符串就成为家常便饭了，而各种复杂状况也随之呈现出来。令人欣慰的是，Unicode随即问世了。

作用：表语英语及西欧语言。
位数：ASCII是用7位表示的，能表示128个字符；其扩展使用8位表示，表示256个字符。
范围：ASCII从00到7F，扩展从00到FF(ASCII码是十六进制表示)。

最早的英文起源的ISO-8859-1

属于单字节编码，最多能表示的字符范围是0-255，应用于英文系列。比如，字母’a’的编码为0x61=97。

很明显，iso8859-1编码表示的字符范围很窄，无法表示中文字符。但是，由于是单字节编码，和计算机最基础的表示单位一致，所以很多时候，仍旧使用iso8859-1编码来表示。而且在很多协议上，默认使用该编码。比如，虽然"中文"两个字不存在iso8859-1编码，以gb2312编码为例，应该是"d6d0 cec4"两个字符，使用iso8859-1编码的时候则将它拆开为4个字节来表示：“d6 d0 ce c4”（事实上，在进行存储的时候，也是以字节为单位处理的）。而如果是UTF编码，则是6个字节"e4 b8 ad e6 96 87"。很明显，这种表示方法还需要以另一种编码为基础。

作用：扩展ASCII，表示西欧、希腊语等。
位数：8位，
范围：从00到FF，兼容ASCII字符集。

解决中国人中文问题的GB系列-GB码字符集

全称是GB2312-80《信息交换用汉字编码字符集基本集》，1980年发布，是中文信息处理的国家标准，在大陆及海外使用简体中文的地区（如新加坡等）是强制使用的唯一中文编码。P-Windows3.2和苹果OS就是以GB2312为基本汉字编码， Windows 95/98则以GBK为基本汉字编码、但兼容支持GB2312。
双字节编码
范围：A1A1~FEFE
A1-A9：符号区，包含682个符号
B0-F7：汉字区，包含6763个汉字

解决中国人中文问题的GB系列-GB2312

GB2312(1980年)一共收录了7445个字符，包括6763个汉字和682个其它符号。汉字区的内码范围高字节从B0-F7，低字节从 A1-FE，占用的码位是72*94=6768。其中有5个空位是D7FA-D7FE。GB2312-80中共收录了7545个字符，用两个字节编码一个字符。每个字符最高位为0。GB2312-80编码简称国标码。

GB2312支持的汉字太少。1995年的汉字扩展规范GBK1.0收录了21886个符号，它分为汉字区和图形符号区。汉字区包括21003个字符。

作用：国家简体中文字符集，兼容ASCII。
位数：使用2个字节表示，能表示7445个符号，包括6763个汉字，几乎覆盖所有高频率汉字。
范围：高字节从A1到F7, 低字节从A1到FE。将高字节和低字节分别加上0XA0即可得到编码。

解决中国人中文问题的GB系列-GB12345

1990年制定了繁体字的编码标准GB12345-90《信息交换用汉字编码字符集第一辅助集》，目的在于规范必须使用繁体字的各种场合，以及古籍整理等。该标准共收录6866个汉字（比GB2312多103个字，其它厂商的字库大多不包括这些字），纯繁体的字大概有2200余个。
双字节编码
范围：A1A1~FEFE
A1-A9：符号区，增加竖排符号
B0-F9：汉字区，包含6866个汉字

解决中国人中文问题的GB系列-GBK

GBK编码(Chinese Internal Code Specification)是中国大陆制订的、等同于UCS的新的中文编码扩展国家标准。gbk编码能够用来同时表示繁体字和简体字，而gb2312只能表示简体字，gbk是兼容gb2312编码的。GBK工作小组于1995年10月，同年12月完成GBK规范。该编码标准兼容GB2312，共收录汉字 21003个、符号883个，并提供1894个造字码位，简、繁体字融于一库。Windows95/98简体中文版的字库表层编码就采用的是GBK，通过 GBK与UCS之间一一对应的码表与底层字库联系。
英文名：Chinese Internal Code Specification
中文名：汉字内码扩展规范1.0版
双字节编码，GB2312-80的扩充，在码位上和GB2312-80兼容
范围：8140~FEFE（剔除xx7F）共23940个码位
包含21003个汉字，包含了ISO/IEC 10646-1中的全部中日韩汉字

作用：它是GB2312的扩展，加入对繁体字的支持，兼容GB2312。
位数：使用2个字节表示，可表示21886个字符。
范围：高字节从81到FE，低字节从40到FE。

繁体中文BIG5字符集

是目前台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准，包括440个符号，一级汉字5401个、二级汉字7652个，共计13060个汉字。BIG5又 称大五码或五大码，1984年由台湾财团法人信息工业策进会和五间软件公司宏碁 (Acer)、神通 (MiTAC)、佳佳、零壹 (Zero One)、大众 (FIC)创立，故称大五码。Big5码的产生，是因为当时台湾不同厂商各自推出不同的编码，如倚天码、IBM PS55、王安码等，彼此不能兼容；另一方面，台湾政府当时尚未推出官方的汉字编码，而中国大陆的GB2312编码亦未有收录繁体中文字。

Big5字符集共收录13,053个中文字，该字符集在中国台湾使用。耐人寻味的是该字符集重复地收录了两个相同的字：“兀”(0xA461及0xC94A)、“嗀”(0xDCD1及0xDDFC)。

Big5码使用了双字节储存方法，以两个字节来编码一个字。第一个字节称为“高位字节”，第二个字节称为“低位字节”。高位字节的编码范围0xA1-0xF9，低位字节的编码范围0x40-0x7E及0xA1-0xFE。

尽管Big5码内包含一万多个字符，但是没有考虑社会上流通的人名、地名用字、方言用字、化学及生物科等用字，没有包含日文平假名及片假字母。

例如台湾视“着”为“著”的异体字，故没有收录“着”字。康熙字典中的一些部首用字(如“亠”、“疒”、“辵”、“癶”等)、常见的人名用字(如“堃”、“煊”、“栢”、“喆”等) 也没有收录到Big5之中。

8.GB18030字符集

 GB 18030-2000全称是《信息技术信息交换用汉字编码字符集基本集的扩充》，由信息产业部和原国家质量技术监督局于2000年3月17日联合发布，作为国家强制性标准自发布之日起实施。为了适应信息处理技术快速发展的需要，1998年10月，由信息产业部电子四所、北京大学计算机技术研究所、北大方正集团、新天地公司、四通新世纪公司、 中科院软件所、长城软件公司、中软总公司、金山软件公司和联想公司的技术人员组成标准起草组。在标准研制过程中，全国信息技术标准化技术委员会多次召集标 准起草组和知名公司对标准草案进行充分地研究论证，并且特邀了微软公司、惠普公司、Sun公司和IBM公司等参加，广泛征求意见。标准起草组经过反复斟酌 和验证，提出了标准制定原则——与GB 2312信息处理交换码所对应的事实上的内码标准兼容，在字汇上支持GB 13000.1的全部中、日、韩(CJK)统一汉字字符和全部CJK扩充A的字符，并且确定了编码体系和27484个汉字，形成兼容性、扩展性、前瞻性兼 备的方案。该标准采用单字节、双字节和四字节三种方式对字符编码。

作用：它解决了中文、日文、朝鲜语等的编码，兼容GBK。
位数：它采用变字节表示(1 ASCII，2，4字节)。可表示27484个文字。
范围：1字节从00到7F; 2字节高字节从81到FE，低字节从40到7E和80到FE；4字节第一三字节从81到FE，第二四字节从30到39。

过渡时期产物通用字符集（UCS）字符集

   ISO/IEC 10646-1 [ISO-10646]定义了一种多于8比特字节的字符集，称作通用字符集（UCS），它包含了世界上大多数可书写的字符系统。已定义了两种多8比特字节 编码，对每一个字符采用四个8比特字节编码的称为UCS-4，对每一个字符采用两个8比特字节编码的称为UCS-2。它们仅能够对UCS的前64K字符进 行编址，超出此范围的其它部分当前还没有分配编址。

作用：国际标准 ISO 10646 定义了通用字符集 (Universal Character Set)。它是与UNICODE同类的组织，UCS-2和UNICODE兼容。
位数：它有UCS-2和UCS-4两种格式，分别是2字节和4字节。
范围：目前，UCS-4只是在UCS-2前面加了0x0000。

解决世界人民语言沟通问题的unicode

Unicode字符集（简称为UCS）,国际标准组织于1984年4月成立ISO/IEC JTC1/SC2/WG2工作组，针对各国文字、符号进行统一性编码。1991年美国跨国公司成立Unicode Consortium，并于1991年10月与WG2达成协议，采用同一编码字集。目前Unicode是采用16位编码体系，其字符集内容与 ISO10646的BMP（Basic Multilingual Plane）相同。Unicode于1992年6月通过DIS（Draf International Standard），目前版本V2.0于1996公布，内容包含符号6811个，汉字20902个，韩文拼音11172个，造字区6400个，保留 20249个，共计65534个。Unicode编码后的大小是一样的.例如一个英文字母 “a” 和　一个汉字 “好”，编码后都是占用的空间大小是一样的，都是两个字节！

    Unicode可以用来表示所有语言的字符，而且是定长双字节（也有四字节的）编码，包括英文字母在内。所以可以说它是不兼容iso8859-1编码的， 也不兼容任何编码。不过，相对于iso8859-1编码来说，uniocode编码只是在前面增加了一个0字节，比如字母'a'为"00 61"。需要说明的是，定长编码便于计算机处理（注意GB2312/GBK不是定长编码），而unicode又可以用来表示所有字符，所以在很多软件内部是使用unicode编码来处理的，比如java。UNICODE字符集有多个编码方式，分别是UTF-8，UTF-16，UTF-32和UTF-7编码。

解决存储问题的UTF-8

UTF-8

   UTF:UCS Transformation Format.考虑到unicode编码不兼容iso8859-1编码，而且容易占用更多的空间：因为对于英文字母，unicode也需要两个字节来表 示。所以unicode不便于传输和存储。因此而产生了utf编码，utf编码兼容iso8859-1编码，同时也可以用来表示所有语言的字符，不 过，utf编码是不定长编码，每一个字符的长度从1-6个字节不等。另外，utf编码自带简单的校验功能。一般来讲，英文字母都是用一个字节表示，而汉字 使用三个字节。

注意，虽然说utf是为了使用更少的空间而使用的，但那只是相对于unicode编码来说，如果已经知道是汉字，则使用GB2312/GBK无疑是最节省的。不过另一方面，值得说明的是，虽然utf编码对汉字使用3个字节，但即使对于汉字网页，utf编码也会比unicode编码节省，因为网页中包含了很多的英文字符。

UTF8编码后的大小是不一定,例如一个英文字母"a" 和　一个汉字 “好”，编码后占用的空间大小就不样了，前者是一个字节，后者是三个字节！编码的方法是从低位到高位。黄色为标志位其它着色为了显示其，编码后的位置。

UTF-16

   采用2 字节，Unicode中不同部分的字符都同样基于现有的标准。这是为了便于转换。从 0x0000到0x007F是ASCII字符，从0x0080到0x00FF是ISO-8859-1对ASCII的扩展。希腊字母表使用从0x0370到 0x03FF 的代码，斯拉夫语使用从0x0400到0x04FF的代码，美国使用从0x0530到0x058F的代码，希伯来语使用从0x0590到0x05FF的代 码。中国、日本和韩国的象形文字（总称为CJK）占用了从0x3000到0x9FFF的代码；

由于0x00在c语言及操作系统文件名等中有特殊意义，故很多情况下需要UTF-8编码保存文本，去掉这个0x00。举例如下：

UTF-16: 0x0080 = 0000 0000 1000 0000

UTF-8: 0xC280 = 1100 0010 1000 0000

UTF-32

  采用4字节。

UTF-7

  A Mail-Safe Transformation Format of Unicode(RFC1642)。这是一种使用 7 位 ASCII 码对 Unicode 码进行转换的编码。它的设计目的仍然是为了在只能传递 7 为编码的邮件网关中传递信息。 UTF-7 对英语字母、数字和常见符号直接显示，而对其他符号用修正的 Base64 编码。符号 + 和 - 号控制编码过程的开始和暂停。所以乱码中如果夹有英文单词，并且相伴有 + 号和 - 号，这就有可能是 UTF-7 编码。

作用：为世界650种语言进行统一编码，兼容ISO-8859-1。
位数：UNICODE字符集有多个编码方式，分别是UTF-8，UTF-16和UTF-32。
很多人以为UTF-8等和Unicode都是字符集或都是编码方式，其实这是误区。

其他编码方式

MIME 编码

    MIME 是“多用途网际邮件扩充协议”的缩写，在 MIME 协议之前，邮件的编码曾经有过 UUENCODE 等编码方式 ，但是由于 MIME 协议算法简单，并且易于扩展，现在已经成为邮件编码方式的主流，不仅是用来传输 8 bit 的字符，也可以用来传送二进制的文件 ，如邮件附件中的图像、音频等信息，而且扩展了很多基于MIME 的应用。从编码方式来说，MIME 定义了两种编码方法Base64与QP(Quote-Printable)

Base64

   按照RFC2045的定义，Base64被定义为：Base64内容传送编码被设计用来把任意序列的8位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。

为什么要使用Base64？

在设计这个编码的时候，我想设计人员最主要考虑了3个问题：
1.是否加密？
2.加密算法复杂程度和效率
3.如何处理传输？

     加密是肯定的，但是加密的目的不是让用户发送非常安全的Email。这种加密方式主要就是“防君子不防小人”。即达到一眼望去完全看不出内容即可。

基于这个目的加密算法的复杂程度和效率也就不能太大和太低。和上一个理由类似，MIME协议等用于发送Email的协议解决的是如何收发Email，而并不是如何安全的收发Email。因此算法的复杂程度要小，效率要高，否则因为发送Email而大量占用资源，路就有点走歪了。

     但是，如果是基于以上两点，那么我们使用最简单的恺撒法即可，为什么Base64看起来要比恺撒法复杂呢？这是因为在Email的传送过程中，由于历史原 因，Email只被允许传送ASCII字符，即一个8位字节的低7位。因此，如果您发送了一封带有非ASCII字符（即字节的最高位是1）的Email通 过有“历史问题”的网关时就可能会出现问题。网关可能会把最高位置为0！很明显，问题就这样产生了！因此，为了能够正常的传送Email，这个问题就必须 考虑！所以，单单靠改变字母的位置的恺撒之类的方案也就不行了。关于这一点可以参考RFC2046。

基于以上的一些主要原因产生了Base64编码。

  Base64编码要求把3个8位字节（3*8=24）转化为4个6位的字节（4*6=24），之后在6位的前面补两个0，形成8位一个字节的形式。

QP(Quote-Printable)

    通常缩写为“Q”方法，其原理是把一个 8 bit 的字符用两个16进制数值表示，然后在前面加“=”。所以我们看到经过QP编码后的文件通常是这个样子：=B3=C2=BF=A1=C7=E5=A3=AC=C4=FA=BA=C3=A3=A1。最后，我们希望你看了这篇文章之后不要混淆字符集和字符编码的概念，还有对以上谈到的各种编码方式的原因有大致的了解，象utf-8这类是为了解析 unicode这种字符集而制定，而base64这类是为了解决实际的网络应用而制定。为了让你便于记忆，对先前介绍的字符集进行统计和分类：

编码和解码

在计算机中，所有的数据只可能是0或者1(用高电平和低电平分别表示1和0)，那么我们通常看到的字符也就只能用0和1来表示呀。于是科学家们(这里指的是美国的科学家)就想出一个办法，把一个特定的数字对应一个特定的字母进行存储和传输，比如我需要存储字母a，那么我存入一个数字97(即在计算机中存入二进制(01100001)，这个过程叫做编码(encode)，而我们在读取数据的时候，当遇到97时，我们就让计算机显示字母a，这个过程叫做解码(decode)。
计算机看懂的东西我们看不懂，我们看懂的东西，计算机看不懂。

把计算机看懂的东西（二进制(01100001)）变成我们看懂的东西（数字97，也就是a），这个过程叫解码（decode）
把我们看懂的东西（数字97，也就是a）变成计算机看懂的东西（二进制(01100001)），这个过程叫做编码（encode）
对于我们实际使用来说，编码，就是指我们在内存中处理完一个文件了，然后需要保存到本地磁盘了，这个时候我们会为这个即将保存到磁盘中的文件设置编码格式。就像这样啦:filename.encode(“utf-8”)。在Python中，一般默认给它设置为utf-8格式（当然，我们也可以自己选择，要是我们生成的这个文件中只有英文内容，那我们就用ASCII，要是我们生成的有中文，那可以用GBK，当然，最好还是用utf-8，毕竟，它可是万能的，中英文都能处理）。
而解码，在实际使用中是什么意思呢？
它其实就是指，当计算机语言处理一个本地的文件时，我们就需要把它加载到内存里了，对不对，这个时候呢，我们考虑到速度问题，在Python3中就会自动把它解码成unicode的格式，让计算机对它进行处理。当然源文件的格式可能是多种多样的，如果磁盘中是一个GBK格式的源文件，那我们把它读取到内存中的时候呢，就需要指定一下解码方式啦，就像这样：filename. decode（“gbk”）

Python中的编码问题

python中字符串编码方式为unicode

在最新的Python 3版本中，字符串是以Unicode编码的，也就是说，Python的字符串支持多语言。这里，我重现这句话：在python中，字符串是以Unicode编码的。这句话的一个重要的地方是：字符串,例如：

print(“这句话是使用Unicode编码的，支持多语言，比如English.”)
这句话是使用Unicode编码的，支持多语言，比如English.

解释：print函数输出的这句话在python里是使用Unicode编码的（当然它此时也在内存中，因为它现在正被加载着嘛）

Python中传输时转为utf-8

那Unicode编码方式用得好好的，可以直接混合输出英文和中文等多种语言，换成ctf-8输出字符只有英文能让我们看懂，中文变成了难以分辨的十六进制（\xe8\xbf\x99\xe5\x8f\xa5\xe8…），我们为什么还要有utf-8编码方式呢？
想到这个问题说明你已经get到点了。你想，utf-8编码方式的优点是社么？
就是省内存啊
那么，由于Python的字符串类型是str，在内存中以Unicode编码的，一个字符对应若干个字节。如果要在网络上传输，或者保存到磁盘上，就需要把Unicode编码的str变为以字节为单位的bytes，而通过utf-8编码或者ASCII码编码生成的结果就是以字节为单位的bytes。
这句话这么长无非就重复一个观点：

python中的str是以Unicode编码的（注意，既然我们能看到str,说明这个python文件已经被打开了，即已经加载到内存上），如果要在网络上传输，或者保存到磁盘上，就得转换为utf-8编码方式。

Example

>>> 'I love computer'.encode('ascii')
b'I love computer'

解释：由于’I love computer’是纯英语，所以可以用ASCII编码。
再看：‘I love computer’和’b’I love computer’'有什么不同？没错，多了一个b。这个b大有玄妙之处：

'I love computer’是python中的str,是以Unicode方式编码的。
‘b’I love computer’'也是python中的str，但它是以ASCII码编码的。
那能不能用utf-8编码’I love computer’呢？答案显然（ASCII编码实际上可以被看成是UTF-8编码的一部分）:

>>> 'I love computer'.encode('utf-8')
b'I love computer'

好了，前面是对纯英文的str进行编码，那对中文的str编码呢？可以对中文的str进行utf-8编码，不能进行ASCII码编码（为什么呢？自己想吧）：

>>> '我喜欢计算机'.encode('utf-8')
b'\xe6\x88\x91\xe5\x96\x9c\xe6\xac\xa2\xe8\xae\xa1\xe7\xae\x97\xe6\x9c\xba'
>>> '我喜欢计算机'.encode('ascii')
Traceback (most recent call last):File "<stdin>", line 1, in <module>
UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-5: ordinal not in range(128)

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