python基础数据类型 二进制

二进制定义

二进制是计算技术中广泛采用的一种树制。二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。它的基数为2,进位规则是“逢二进一”,借位规则是“借一当二”,由18世纪德国数理哲学大师莱布尼兹发现。当前的计算机系统使用的基本上是二进制系统,数据在计算机中主要是以补码的形式存储的。计算机中的二进制则是一个非常微小的开关,用“开”来表示1,“关”来表示0。

填位大法

先把他们代表的值依次写出来,然后再根据10进制的值把数填到相应位置,就好了

十进制转二进制方法相同,只要对照二进制为1的那一位对应的十进制值相加就可以了。

二进制的第n位代表的十进制值都刚好遵循着2的n次方这个规律

ASCII码

ASCII(American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准代码)是基于拉丁字母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。它是现今最通用的单字节编码系统,并等同于国际标准ISO/IEC 646。最早只有127个字母被编码到计算机里,也就是大小写英文字母、数字和一些符号,这个编码表被称为ASCII编码,比如大写字母 A的编码是65,小写字母 z的编码是122。后128个称为扩展ASCII码。

由于这些字符串长的长,短的短,写在一起让我们难以分清每一个字符的起止位置,所以聪明的人类就想出了一个解决办法,既然一共就这255个字符,那最长的也不过是11111111八位,不如我们就把所有的二进制都转换成8位的,不足的用0来替换。

在这里,每一位0或者1所占的空间单位为bit(比特),这是计算机中最小的表示单位

每8个bit组成一个字节,这是计算机中最小的存储单位(毕竟你是没有办法存储半个字符的)orz~

bit           位,计算机中最小的表示单位
8bit = 1bytes 字节,最小的存储单位,1bytes缩写为1B
1KB=1024B
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
1PB=1024TB
1EB=1024PB
1ZB=1024EB
1YB=1024ZB
1BB=1024YB

GBK和GB2312

显然,对于我们来说能在计算机中显示中文字符是至关重要的,然而刚学习的ASCII表里连一个偏旁部首也没有。所以我们还需要一张关于中文和数字对应的关系表。之前我们已经看到了,一个字节只能最多表示256个字符,要处理中文显然一个字节是不够的,所以我们需要采用两个字节来表示,而且还不能和ASCII编码冲突,所以,中国制定了GB2312编码,用来把中文编进去。

Unicode

因此,Unicode应运而生。Unicode把所有语言都统一到一套编码里,这样就不会再有乱码问题了。

Unicode标准也在不断发展,但最常用的是用两个字节表示一个字符(如果要用到非常偏僻的字符,就需要4个字节)。现代操作系统和大多数编程语言都直接支持Unicode。

现在,捋一捋ASCII编码和Unicode编码的区别:

ASCII编码是1个字节,而Unicode编码通常是2个字节。

字母A用ASCII编码是十进制的65,二进制的01000001;

字符0用ASCII编码是十进制的48,二进制的00110000;

汉字“中”已经超出了ASCII编码的范围,用Unicode编码是十进制的20013,二进制的01001110 00101101。

你可以猜测,如果把ASCII编码的A用Unicode编码,只需要在前面补0就可以,因此,A的Unicode编码是00000000 01000001。

问题出现了:如果统一成Unicode编码,乱码问题从此消失了。但是,如果你写的文本基本上全部是英文的话,用Unicode编码比ASCII编码需要多一倍的存储空间,在存储和传输上就十分不划算。

UTF-8

所以,本着节约的精神,又出现了把Unicode编码转化为“可变长编码”的UTF-8编码。UTF-8编码把一个Unicode字符根据不同的数字大小编码成1-6个字节,常用的英文字母被编码成1个字节,汉字通常是3个字节,只有很生僻的字符才会被编码成4-6个字节。如果你要传输的文本包含大量英文字符,用UTF-8编码就能节省空间:

字符 ASCII Unicode UTF-8
A 01000001 00000000 01000001 01000001
x 01001110 00101101 11100100 10111000 10101101

从上面的表格还可以发现,UTF-8编码有一个额外的好处,就是ASCII编码实际上可以被看成是UTF-8编码的一部分,所以,大量只支持ASCII编码的历史遗留软件可以在UTF-8编码下继续工作。

文件存取编码转换图

  • 在中国windows默认是GBK
  • MacOS\Linux默认为UTF-8
  • Python2编码为ASCII
  • Python3编码为UTF-8

常用编码介绍一览表

编码 制定时间 作用 所占字节数
ASCII 1967年 表示英语及西欧语言 8bit/1bytes
GB2312 1980年 国家简体中文字符集,兼容ASCII 2bytes
Unicode 1991年 国际标准组织统一标准字符集 2bytes
GBK 1995年 GB2312的扩展字符集,支持繁体字,兼容GB2312 2bytes
UTF-8 1992年 不定长编码 1-3bytes

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