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之前写程序时也出现过类似错误,每次解决了到第二次遇见又忘了具体方法,这次记录一下。
一、字符编码问题
先介绍一下字符编码问题
1.ASCLL与GB2312
由于计算机是美国人发明的,因此,最早只有127个字符被编码到计算机里,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
。
但是要处理中文显然一个字节是不够的,至少需要两个字节,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。
国标码是汉字的国家标准编码,目前主要有GB2312、GBK、GB18030三种。
- GB2312编码方案于1980年发布,收录汉字6763个,采用双字节编码。
- GBK编码方案于1995年发布,收录汉字21003个,采用双字节编码。
- GB18030编码方案于2000年发布第一版,收录汉字27533个;2005年发布第二版,收录汉字70000余个,以及多种少数民族文字。GB18030采用单字节、双字节、四字节分段编码。
新版向下兼容旧版,也就是说GBK是在GB2312已有码位基础上增加新码位,GB18030是在GBK已有码位基础上增加新码位,各种编码方案中共有的字符编码相同。现在的中文信息处理应优先采用GB18030编码方案。
2.Unicode
全世界有上百种语言,日本把日文编到Shift_JIS
里,韩国把韩文编到Euc-kr
里,各国有各国的标准,就会不可避免地出现冲突,结果就是,在多语言混合的文本中,显示出来会有乱码。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)。
ASCLL与Unicode的关系
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
,注意字符'0'
和整数0
是不同的;
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
。
3.UTF-8
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。
ASCLL与utf-8编码的关系
字符 | ASCII | Unicode | UTF-8 |
---|---|---|---|
A | 01000001 | 00000000 01000001 | 01000001 |
中 | x | 01001110 00101101 | 11100100 10111000 10101101 |
从上面的表格可以发现,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。
计算机系统通用的字符编码工作方式
搞清楚了ASCII、Unicode和UTF-8的关系,我们就可以总结一下现在计算机系统通用的字符编码工作方式:
在计算机内存中,统一使用Unicode编码,当需要保存到硬盘或者需要传输的时候,就转换为UTF-8编码。
用记事本编辑的时候,从文件读取的UTF-8字符被转换为Unicode字符到内存里,编辑完成后,保存的时候再把Unicode转换为UTF-8保存到文件。
str与bytes,encode() 与 decode()
Python的字符串类型是str
,在内存中以Unicode表示,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str
变为以字节为单位的bytes
。Python对bytes
类型的数据用带b
前缀的单引号或双引号表示:
x = b'ABC'
要注意区分'ABC'
和b'ABC'
,前者是str
,后者虽然内容显示得和前者一样,但bytes
的每个字符都只占用一个字节。bytes类型中把单个字节能显示的字符显示,不能显示的用\x##。
以Unicode表示的str
通过encode()
方法可以编码为指定的bytes
,例如:
>>> 'ABC'.encode('ascii')
b'ABC'
>>> '中文'.encode('utf-8')
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'
>>> '中文'.encode('ascii')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-1: ordinal not in range(128)
纯英文的str
可以用ASCII
编码为bytes
,内容是一样的,含有中文的str
可以用UTF-8
编码为bytes
。含有中文的str
无法用ASCII
编码,因为中文编码的范围超过了ASCII
编码的范围,Python会报错。
在bytes
中,无法显示为ASCII字符的字节,用\x##
显示。(b’ABC’可以显示为ASCLL字符的字节,b’\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87’无法显示为ASCLL字符的字节)
反过来,如果我们从网络或磁盘上读取了字节流,那么读到的数据就是bytes
。要把bytes
变为str
,就需要用decode()
方法:
>>> b'ABC'.decode('ascii')
'ABC'
>>> b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8')
'中文'
如果bytes
中包含无法解码的字节,decode()
方法会报错,如果bytes
中只有一小部分无效的字节,可以传入errors='ignore'
忽略错误的字节:
>>> b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8')
Traceback (most recent call last):
...
UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0xff in position 3: invalid start byte
>>> b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8', errors='ignore')
'中'
可见,1个中文字符经过UTF-8编码后通常会占用3个字节,而1个英文字符只占用1个字节。
在操作字符串时,我们经常遇到str
和bytes
的互相转换。为了避免乱码问题,应当始终坚持使用UTF-8编码对str
和bytes
进行转换。
二、问题解决
现在看遇到的问题
df = pd.read_csv('catering_sale.csv')
然后出现了
UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0xc8 in position 0: invalid continuation byte
pd.read_csv():
encoding : str, default None
Encoding to use for UTF when reading/writing (e.g. 'utf-8'
). List of Python standard encodings
默认的encoding 是utf-8,所以问题是出现了utf-8不能解码的字节。
该情况是由于出现了无法进行转换的 二进制数据造成的,可以写一个小的脚本来判断下,是整体的字符集参数选择上出现了问题,还是出现了部分的无法转换的二进制块:
#python3
#以读入文件为例:
f = open("catering_sale.csv","rb")#二进制格式读文件
i = 0
while True:
i += 1
print(i)
line = f.readline()
if not line:
break
else:
try:
# print(line)
# print(line.decode('utf8'))
line.decode('utf8')
#为了暴露出错误,最好此处不print
except:
print(str(line))
输出
1
b'\xc8\xd5\xc6\xda,\xcf\xfa\xc1\xbf\r\n'
2
3
4
5
6
从输出中可以看出是第一行中的字节编码无法解码。这是可以看自己的第一行数据。我的情况是中文。
找到了问题,尝试了一下修改方法:
使用国标码编码
df = pd.read_csv('catering_sale.csv', encoding = 'gb2312')
读取时也可以用二进制模式打开的文件(包括模式参数中的'b'
)将内容作为字节
对象,而不进行任何解码。
然后使用line.decode(‘gbk’)解码,其中的errors参数:
- 修改字符集参数,一般这种情况出现得较多是在国标码(GBK)和utf8之间选择出现了问题。
- 出现异常报错是由于设置了decode()方法的第二个参数errors为严格(strict)形式造成的,因为默认就是这个参数,将其更改为ignore等即可。
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