常见的编码方式？

Posted 2023-05-03

一、ASCII 码
我们知道，计算机内部，所有信息最终都是一个二进制值。每一个二进制位（bit）有0和1两种状态，因此八个二进制位就可以组合出256种状态，这被称为一个字节（byte）。也就是说，一个字节一共可以用来表示256种不同的状态，每一个状态对应一个符号，就是256个符号，从00000000到11111111。

上个世纪60年代，美国制定了一套字符编码，对英语字符与二进制位之间的关系，做了统一规定。这被称为 ASCII 码，一直沿用至今。

ASCII 码一共规定了128个字符的编码，比如空格SPACE是32（二进制00100000），大写的字母A是65（二进制01000001）。这128个符号（包括32个不能打印出来的控制符号），只占用了一个字节的后面7位，最前面的一位统一规定为0。

二、非 ASCII 编码
英语用128个符号编码就够了，但是用来表示其他语言，128个符号是不够的。比如，在法语中，字母上方有注音符号，它就无法用 ASCII 码表示。于是，一些欧洲国家就决定，利用字节中闲置的最高位编入新的符号。比如，法语中的é的编码为130（二进制10000010）。这样一来，这些欧洲国家使用的编码体系，可以表示最多256个符号。

但是，这里又出现了新的问题。不同的国家有不同的字母，因此，哪怕它们都使用256个符号的编码方式，代表的字母却不一样。比如，130在法语编码中代表了é，在希伯来语编码中却代表了字母Gimel (ג)，在俄语编码中又会代表另一个符号。但是不管怎样，所有这些编码方式中，0--127表示的符号是一样的，不一样的只是128--255的这一段。

至于亚洲国家的文字，使用的符号就更多了，汉字就多达10万左右。一个字节只能表示256种符号，肯定是不够的，就必须使用多个字节表达一个符号。比如，简体中文常见的编码方式是 GB2312，使用两个字节表示一个汉字，所以理论上最多可以表示 256 x 256 = 65536 个符号。

中文编码的问题需要专文讨论，这篇笔记不涉及。这里只指出，虽然都是用多个字节表示一个符号，但是GB类的汉字编码与后文的 Unicode 和 UTF-8 是毫无关系的。

三. Unicode
正如上一节所说，世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，否则用错误的编码方式解读，就会出现乱码。为什么电子邮件常常出现乱码？就是因为发信人和收信人使用的编码方式不一样。

可以想象，如果有一种编码，将世界上所有的符号都纳入其中。每一个符号都给予一个独一无二的编码，那么乱码问题就会消失。这就是 Unicode，就像它的名字都表示的，这是一种所有符号的编码。

Unicode 当然是一个很大的集合，现在的规模可以容纳100多万个符号。每个符号的编码都不一样，比如，U+0639表示阿拉伯字母Ain，U+0041表示英语的大写字母A，U+4E25表示汉字严。具体的符号对应表，可以查询unicode.org，或者专门的汉字对应表。 参考技术A 常见的数据编码方案有：单极性码、极性码、双极性码、归零码、双相码、不归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、多电平编码、4B/5B编码。
单极性码：在这种编码方案中，只适用正的(或负的)电压表示数据。单极性码用在电传打字机接口以及PC机和TTY兼容的接口中，这种代码需要单独的时钟信号配合定时，否则当传送一长串0或1时，发送机和接收机的时钟将无法定时，单极性码的抗噪声特性也不好。
极性码：在这种编码中，分别用正和负电压表示二进制数“0”和“1”。这种代码的电平差比单极码大，因而抗干扰特性好，但仍需另外的时钟信号。
双极性码：信号在三个电平（正、负、零）之间变化。一种典型的双极性码就是信号反转交替编码（AMI）。在AMI信号中，数据流遇到“1”时使电平在正和负之间交替翻转，而遇到“0”时则保持零电平。
归零码：（Return to Zero,RZ）码元中间信号回归到零电平，比如从正电平到零电平的转换表示码元“0”，而从负电平到零电平表示码元“1”。
双相码：双相码要求每一位中都要有一个电平转换。因而这种代码的最大优点是自定时，同时双相码也有检测错误的功能，如果某一位中间缺少了电平翻转，则被认为是违例代码。 参考技术B 常见的一些字符编码方式：Unicode、ASCII、GBK、GB2312、UTF-8。下面先对常见的这一些字符编码方式作下说明：
1.ASCII码
这是美国在19世纪60年代的时候为了建立英文字符和二进制的关系时制定的编码规范，它能表示128个字符，其中包括英文字符、阿拉伯数字、西文字符以及32个控制字符。它用一个字节来表示具体的字符，但它只用后7位来表示字符（2^7=128），最前面的一位统一规定为0。
2.扩展的ASCII码
原本的ASCII码对于英文语言的国家是够用了，但是欧洲国家的一些语言会有拼音，这时7个字节就不够用了。因此一些欧洲国家就决定，利用字节中闲置的最高位编入新的符号。比如，法语中的é的编码为130（二进制10000010）。这样一来，这些欧洲国家使 用的编码体系，可以表示最多256个符号。但这时问题也出现了：不同的国家有不同的字母，因此，哪怕它们都使用256个符号的编码方式，代表的字母却不一样。比如，130在法语编码 中代表了é，在希伯来语编码中却代表了字母Gimel (ג)，在俄语编码中又会代表另一个符号。但是不管怎样，所有这些编码方式中，0—127表示的符号是一样的，不一样的只是128—255的这一段。这个问题就直接促使了Unicode编码的产生。
3.Unicode符号集
正如上一节所说，世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，否则用错误的编码方式解读，就会出现乱码。为什么电子邮件常常出现乱码？就是因为发信人和收信人使用的编码方式不一样。而Unicode就是这样一种编码：它包含了世界上所有的符号，并且每一个符号都是独一无二的。比如，U+0639表示阿拉伯字母Ain，U+0041表示英语的大写字母A，U+4E25表示汉字“严”。具体的符号对应表，可以查询unicode.org，或者专门的汉字对应表 。很多人都说Unicode编码，但其实Unicode是一个符号集（世界上所有符号的符号集），而不是一种新的编码方式。
但是正因为Unicode包含了所有的字符，而有些国家的字符用一个字节便可以表示，而有些国家的字符要用多个字节才能表示出来。即产生了两个问题：第一，如果有两个字节的数据，那计算机怎么知道这两个字节是表示一个汉字呢？还是表示两个英文字母呢？第二，因为不同字符需要的存储长度不一样，那么如果Unicode规定用2个字节存储字符，那么英文字符存储时前面1个字节都是0，这就大大浪费了存储空间。
上面两个问题造成的结果是：1）出现了unicode的多种存储方式，也就是说有许多种不同的二进制格式，可以用来表示unicode。2）unicode在很长一段时间内无法推广， 参考技术C 无论在是在编辑文本文件的时候，还是在制作网页的时候，总会遇到文本编码方式的问题。如果处理不当，就会出现乱码的问题。因此，有必要对文本的编码方式做一个详尽的了解。

常见的一些字符编码方式无非有：Unicode、ASCII、GBK、GB2312、UTF-8。下面先对常见的这一些字符编码方式作下说明：

1.ASCII码

这是美国在19世纪60年代的时候为了建立英文字符和二进制的关系时制定的编码规范，它能表示128个字符，其中包括英文字符、阿拉伯数字、西文字符以及32个控制字符。它用一个字节来表示具体的字符，但它只用后7位来表示字符（2^7=128），最前面的一位统一规定为0。

2.扩展的ASCII码

原本的ASCII码对于英文语言的国家是够用了，但是欧洲国家的一些语言会有拼音，这时7个字节就不够用了。因此一些欧洲国家就决定，利用字节中闲置的最高位编入新的符号。比如，法语中的é的编码为130（二进制10000010）。这样一来，这些欧洲国家使 用的编码体系，可以表示最多256个符号。但这时问题也出现了：不同的国家有不同的字母，因此，哪怕它们都使用256个符号的编码方式，代表的字母却不一样。比如，130在法语编码 中代表了é，在希伯来语编码中却代表了字母Gimel (ג)，在俄语编码中又会代表另一个符号。但是不管怎样，所有这些编码方式中，0—127表示的符号是一样的，不一样的只是128—255的这一段。这个问题就直接促使了Unicode编码的产生。

3.Unicode符号集

正如上一节所说，世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，否则用错误的编码方式解读，就会出现乱码。为什么电子邮件常常出现乱码？就是因为发信人和收信人使用的编码方式不一样。而Unicode就是这样一种编码：它包含了世界上所有的符号，并且每一个符号都是独一无二的。比如，U+0639表示阿拉伯字母Ain，U+0041表示英语的大写字母A，U+4E25表示汉字“严”。具体的符号对应表，可以查询unicode.org，或者专门的汉字对应表 。很多人都说Unicode编码，但其实Unicode是一个符号集（世界上所有符号的符号集），而不是一种新的编码方式。

但是正因为Unicode包含了所有的字符，而有些国家的字符用一个字节便可以表示，而有些国家的字符要用多个字节才能表示出来。即产生了两个问题：第一，如果有两个字节的数据，那计算机怎么知道这两个字节是表示一个汉字呢？还是表示两个英文字母呢？第二，因为不同字符需要的存储长度不一样，那么如果Unicode规定用2个字节存储字符，那么英文字符存储时前面1个字节都是0，这就大大浪费了存储空间。

上面两个问题造成的结果是：1）出现了unicode的多种存储方式，也就是说有许多种不同的二进制格式，可以用来表示unicode。2）unicode在很长一段时间内无法推广，直到互联网的出现。

4.UTF-8

互联网的普及，强烈要求出现一种统一的编码方式。UTF-8就是在互联网上使用最广的一种unicode的实现方式。其他实现方式还包括UTF-16和UTF-32，不过在互联网上基本不用。重复一遍，这里的关系是，UTF-8是Unicode的实现方式之一。

UTF-8最大的一个特点，就是它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。

UTF-8的编码规则很简单，只有两条：

1）对于单字节的符号，字节的第一位设为0，后面7位为这个符号的unicode码。因此对于英语字母，UTF-8编码和ASCII码是相同的。

2）对于n字节的符号（n>1），第一个字节的前n位都设为1，第n+1位设为0，后面字节的前两位一律设为10。剩下的没有提及的二进制位，全部为这个符号的unicode码。

5.GBK/GB2312/GB18030

GBK和GB2312都是针对简体字的编码，只是GB2312只支持六千多个汉字的编码，而GBK支持1万多个汉字编码。而GB18030是用于繁体字的编码。汉字存储时都使用两个字节来储存。 参考技术D 1.ASCII码

这是美国在19世纪60年代的时候为了建立英文字符和二进制的关系时制定的编码规范，它能表示128个字符，其中包括英文字符、阿拉伯数字、西文字符以及32个控制字符。它用一个字节来表示具体的字符，但它只用后7位来表示字符（2^7=128），最前面的一位统一规定为0。

2.扩展的ASCII码

原本的ASCII码对于英文语言的国家是够用了，但是欧洲国家的一些语言会有拼音，这时7个字节就不够用了。因此一些欧洲国家就决定，利用字节中闲置的最高位编入新的符号。比如，法语中的é的编码为130（二进制10000010）。这样一来，这些欧洲国家使 用的编码体系，可以表示最多256个符号。但这时问题也出现了：不同的国家有不同的字母，因此，哪怕它们都使用256个符号的编码方式，代表的字母却不一样。比如，130在法语编码 中代表了é，在希伯来语编码中却代表了字母Gimel (ג)，在俄语编码中又会代表另一个符号。但是不管怎样，所有这些编码方式中，0—127表示的符号是一样的，不一样的只是128—255的这一段。这个问题就直接促使了Unicode编码的产生。

3.Unicode符号集

正如上一节所说，世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，否则用错误的编码方式解读，就会出现乱码。为什么电子邮件常常出现乱码？就是因为发信人和收信人使用的编码方式不一样。而Unicode就是这样一种编码：它包含了世界上所有的符号，并且每一个符号都是独一无二的。比如，U+0639表示阿拉伯字母Ain，U+0041表示英语的大写字母A，U+4E25表示汉字“严”。具体的符号对应表，可以查询unicode.org，或者专门的汉字对应表 。很多人都说Unicode编码，但其实Unicode是一个符号集（世界上所有符号的符号集），而不是一种新的编码方式。

几种常见编码方式

在学习Python过程中接触到字符串类型str和bytes在bytes类型。计算机所有程序的计算都是用的str类型而在存储磁盘和网络传输中用的是bytes类型。

>>> s=s.encode("gbk")

>>> type(s)

<class ‘bytes‘>

电脑音痴的我百度了一下。

encode 用于编码，decode 用于解码。

原来"gbk"是一种编码形式。好吧。继续百度。有了初步的认识。

ASCII码：用来表示英文，它使用一个字节表示具体字符，其中第一位规定为0，其他7位存储数据，（2^7）一共可以表示128个字符。

扩展的ASCII码：由于欧洲国家的语言会有拼音存在所以用7位已经不能满足了所以一些欧洲国家决定利用闲置的最高位来表达更多的字符（2^8）所以有256个字符。

不过即使编码相同但是表示的字符也不同。

Unicode：简单来说是一个字符集。包含世界上所有字符。得益于互联网的发展。

GBK和GB2312,GB18030：GBK和GB2312都是简体中文编码。GB2312支持6千多汉字编码，GBK支持1万多汉字编码。GB18030是繁体中文编码。

UTF-8：UF-8是Unicode的实现方式之一，是互联网使用最为广泛的编码。用1-4个字节表示符号。根据不同字节长度变化不同符号。

继续...

 

ASCIIS码： 1个英文字母（不分大小写）= 1个字节的空间     1个中文汉字 = 2个字节的空间    1个ASCII码 = 一个字节

Unicode编码：1个英文字符 = 2个字节    英文标点 = 2个字节    1个中文（含繁体） = 2个字节    中文标点 = 2个字节

UTF-8编码：1个英文字符 = 1个字节    英文标点 = 1个字节    1个中文（含繁体） = 3个字节    中文标点 = 3个字节

 

继续补充中...