Python学习(3)：理解计算机中编码三、认识常见的计算机编码

我们学习Python编程，经常对字符串这样的数据进行处理。我们也都知道计算机内部信息是采用二进制编码的，那么这其中的处理原理是什么呢？本篇就计算机中关于编码的知识进行总结。

一、为什么计算机内部信息采用二进制编码

计算机是由逻辑电路组成的，而逻辑电路只有接通与断开两个状态，正好可以对映二进制的“1”与“0”。这样的计算机设计在技术上会简单许多。

二、计算机编码的由来

计算机内部信息采用二进制编码，这决定了它只能直接识别0和1。我们所有各类型数据也都需要被转换为二进制0和1的序列存放在计算机中的。但是这样就产生了问题，对于一个很长的二进制序列，我们很难理解它的含义。

因此，我们可以规定每个字符的二进制序列，并把它存在计算机内，当需要将二进制位转换成我们能看懂的字符数据时，让计算机去截取二进制位查找对应的表，翻译成我们看的懂的数据。这种规定字符的二进制序列的做法就是一种编码行为，让计算机翻译就是一种解码行为。

这样也就产生了各种我们常见的计算机编码，如：ASCll编码、UTF-8编码、unicode编码等。

三、认识常见的计算机编码

1.ASCll编码

计算机是由美国人发明的，他们设计的Ascll编码是基于罗马字母表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。英语只有26个英文字母，所以ascll编码只用8位二进制就表示了所有他们需要的字符。ASClll也是现今最通用的单字节编码系统。但是我们的汉字有几万个之多，ASCll编码并不能完全适用，所以后来我们也创造了适合中文的编码方式。

ASCll编码分布图.png

在计算机的存储中，一个ASCII码值占一个字节(8个二进制位)，其最高位(b7)用作奇偶校验位。所谓奇偶校验，是指在代码传送过程中用来检验是否出现错误的一种方法，一般分奇校验和偶校验两种。奇校验规定：正确的代码一个字节中1的个数必须是奇数，若非奇数，则在最高位b7添1；偶校验规定：正确的代码一个字节中1的个数必须是偶数，若非偶数，则在最高位b7添1。

2.ISO 8859-1/Windows-1252

ISO 8859-1编码： ASCll编码的一个字节并未用完，后来的欧洲国家为了增加它们经常使用的字符，就在原ASCll编码的基础上扩充进而创造了ISO 8859-1编码，又称西欧语言。

Windows-1252编码： Windows-1252编码是ISO-8859-1编码的超集，现在的HTML5规范中就要求 ISO-8859-1 的文档实际上用 Windows-1252 编码进行分析。

3.GB2312编码(简体中文)

汉字众多，一个字节长度的编码显然不适合，所以我国在1981年5月1日开始实施的一套国家标准GB2312，适用于汉字处理、汉字通信等系统之间的信息交换。

GB2312使用两个字节来表示汉字。小于127的依然表示原来的字符（也就是该字节最高位为0），当计算机遇到两个大于127的字节时候（也就是两个字节的最高位都是1），就一次性读取两个字节，将它解码成一个汉字。 GB2312标准共收录6763个汉字，其中一级汉字3755个，二级汉字3008个；同时，GB2312收录了包括拉丁字母、希腊字母、日文平假名及片假名字母、俄语西里尔字母在内的682个全角字符。

4.GBK与GB18030

GB2312的出现，基本满足了汉字的计算机处理需要，它所收录的汉字已经覆盖中国大陆99.75%的使用频率。但是对于人名、古汉语等方面出现的罕用字，GB2312不能处理，这导致了后来GBK及GB18030汉字字符集的出现。

GBK：向下兼容GB2312，增加新的汉字，共收录了21003个汉字。 GB18030：再次对GBK的扩充，增加了日韩和少数民族的字符编码。

5.unicode编码

如果每个国家都按照自己的标准编码字符集，就会对编码不同的两个国家的交流造成很困难。为了统一所有文字的编码，Unicode应运而生。

但是，UNicode仅仅只是一个字符集，就是为每个字符规定一个用来表示该字符的二进制数字，至于这个二进制代码如何存储则没有任何规定。试想，如果按照汉字所需的2到4个字节来编码，那么英文文档的大小也就大出了1到3倍。

为了解决Unicode编码的问题，UTT-8和UTF-16以及UTF-32出现了。 UTF-8是目前互联网上使用最广泛的一种 Unicode 编码方式，它的最大特点就是可变长。它可以使用 1 - 4 个字节表示一个字符，根据字符的不同变换长度

UTF-16编码介于 UTF-32 与 UTF-8 之间，同时结合了定长和变长两种编码方法的特点。