Кодирование строк
Чтобы компьютер смог отобразить передаваемые ему символы, они должны быть представлены в конкретной кодировке. Навряд ли найдется человек, который никогда не сталкивался с кракозябрами: открываешь интернет-страницу, а там – набор непонятных знаков; хочешь прочесть книгу в текстовом редакторе, а вместо слов получаешь сплошные знаки вопроса. Причина заключается в неверной процедуре декодирования текста (если сильно упростить, то программа пытается представить американцу, например, букву «Щ», осуществляя поиск в английском алфавите).
Возникают вопросы: что происходит, кто виноват? Ответ не будет коротким.
1. Компьютер – человек
Так сложилось, что компьютерная техника оперирует единицами и нулями. На вашей же клавиатуре представлено не менее 100 клавиш. Все, что вы вводите при печати, в итоге преобразуется в те самые бинарные величины.
В этом суть кодировки. ПК запоминает любые буквы, числа и знаки в виде определенного значения из единиц и нулей. Для примера: английская буква «Y» в двоичном коде выглядит как «0b1011001» , а в шестнадцатеричном как «0x59» .
Для осмысленного диалога пользователя и компьютера требуется двусторонний переводчик:
– «человеческие» строки необходимо перекодировать в байты;
– «компьютерную» речь требуется преобразовать в воспринимаемые пользователем осмысленные структуры.
В языке Python за это отвечают функции encode / decode . Важно кодировать и декодировать сообщение в одинаковой кодировке, чтобы не столкнуться с проблемой бессмысленных наборов символов.
2. ASCII
Так как первые вычислительные машины были малоемкими, для представления в их памяти всего набора требуемых знаков хватало 7 бит (или 128 символов). Сюда входил весь английский алфавит в верхнем и нижнем регистрах, цифры, знаки, вспомогательные символы.
Поначалу этого вполне хватало. Кодировка получила имя ASCII (читается как «аски» или «эски»). В Пайтоне вы и сегодня можете посмотреть на символы ASCII. Для этого имеется встроенный модуль string .
import string print(string.ascii_letters) print(string.digits) print(string.punctuation) Результат выполнения кода abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 0123456789 !"#$%&'()*+,-./:;?@[\]^_`<|>~ С другими свойствами модуля можете ознакомиться самостоятельно.
Время шло, компьютеризация общества ширилась, 128 символов стало не хватать. Оставшийся последний 8-ой бит также выделили для кодирования (а это еще 128 знаков). В итоге появилось большое количество кодировок (кириллическая, немецкая и т.п.). Такая ситуация привела к проблемам. Уже в то время англичанин, получающий электронное письмо из России, мог увидеть не русские буквы, а набор непонятных закорючек.
Потребовалось указание кодировок в заголовках документов.
3. Юникод-стандарт
Как вы считаете, сколько нужно символов, чтобы хватило всем и навсегда? 10_000? Конечно, нет. Уже сегодня более 100_000 знаков имеет свое числовое представление. И это не предел. Люди постоянно придумывают новые «буквы».
Откройте свой телефон и создайте пустое сообщение. Зайдите в раздел «смайликов». Да их тут больше сотни! И это не картинки в большинстве своем. Они являются символами определенной кодировки. Если вы застали времена, когда SMS-технологии только начинали развиваться, то этих самых «смайлов» было не более десятка. Лет через 10 их количество станет «неприличным».
Упомянутая выше кодировка ASCII в своем расширенном варианте породила большое количество новых. Основная беда: имея 128 вариантов обозначить символ, мы никак не сумеем внедрить туда буквы других языков. В частности, какой-нибудь символ под номером 201 в кириллице даст совсем не русскую букву, если отослать его в Румынию. Следовательно, говоря кому-то «посмотри на 201-ый символ» мы не даем никакой гарантии, что собеседник увидит то же.
Для решения задачи был разработан стандарт Unicode. Отметим, что это не определенная кодировка, а именно набор правил. Суть юникода – связь символа и определенного числа без возможного повторения. Если мы кого-то попросим показать символ, скрытый под номером «1000», то в любой точке планеты он будет одним и тем же графическим элементом.