python中文编码与处理详解（个人认为比较全面详细了）

注意：本文只是针对 python 2，在 python 3 中，编码方式与处理技巧有些许变化，具体请参考：

Python 2 与 Python 3 的差异对比： http://my.oschina.net/leejun2005/blog/173553

一、使用中文字符

在python源码中如果使用了中文字符，运行时会有错误，解决的办法是在源码的开头部分加入字符编码的声明，下面是一个例子：
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: cp936 -*-
Python Tutorial中指出，python的源文件可以编码ASCII以外的字符集，最好的做法是在#!行后面用一个特殊的注释行来定义字符集：
# -*- coding: encoding -*-
根据这个声明，Python会尝试将文件中的字符编码转为encoding编码，并且，它尽可能的将指定地编码直接写成Unicode文本。
注意，coding:encoding只是告诉Python文件使用了encoding格式的编码，但是编辑器可能会以自己的方式存储.py文件，因此最后文件保存的时候还需要编码中选指定的ecoding才行。

二、中文字符的存储

>>> str = u"中文"
>>> str
u'\xd6\xd0\xce\xc4'
>>> str = "中文"
>>> str
'\xd6\xd0\xce\xc4'
u"中文"只是声明unicode，实际的编码并没有变。这样子就发生变化了：
>>> str = "中文"
>>> str
'\xd6\xd0\xce\xc4'
>>> str = str.decode("gb2312")
>>> str
u'\u4e2d\u6587'
更进一步：
>>> s = '中文'
>>> s.decode('gb2312')
u'\u4e2d\u6587'
>>> len(s)
4
>>> len(s.decode('gb2312'))
2
>>> s = u'中文'
>>> len(s)
4
>>> s = '中文test'
>>> len(s)
8
>>> len(s.decode('gb2312'))
6
>>> s = '中文test，'
>>> len(s)
10
>>> len(s.decode('gb2312'))
7
可以看出，对于实际Non-ASCII编码存储的字符串，python可以正确的识别出其中的中文字符以及中文上下文中的标点符号。
前缀“u”表示“后面这个字符串“是一个Unicode字符串”，这仅仅是一个声明，并不表示这个字符串就真的是Unicode了；就好比某正太声称自己已满18岁，但实际上他的真实年龄并不确定，现在体育界年龄造假可不稀罕幺!
那么声明成u有什么作用呢？对于Python来说，只要你声明某字符串是Unicode，它就会用Unicode的一套机制对它进行处理。比方说，做字符串操作的时候会动用到内部的Unicode处理函数，保存的时候以Unicode字符（双字节）进行保存。等等。显而易见，对于一个实际上并不是Unicode的字符串，做Unicode动作的处理，是有可能会出问题的。 u前缀只适用于你的字符串常量真的是Unicode的情况。

三、中文字符的IO操作

用python处理字符串很容易，但是在处理中文的时候需要注意一些问题。比如：
a = "我们是python爱好者"
print a[0]
只能输出“我”字的前半部分，要想输出整个的“我”字还需要：
b = a[0:2]
print b
才行，很不方便，并且当一段文本中同时有中英文如何处理？最好的办法就是转换为unicode。像这样：
c = unicode(a, "gb2312")
print c[0]
这个时候c的下标对应的就是每一个字符，不再是字节，并且通过len(c)就可以获得字符数！还可以很方便的转换为其他编码，比如转换为utf-8：

d = c.encode("utf-8")

四、type ‘str’和 type ‘unicode’

<type ‘str’>将字符串看作是字节的序列，而<type ‘unicode’>则将其看作是字符的序列，单个字符可能占用多个字节；字节相对于字符，其在存储层次中更低一些。

str转换为unicode要decode，可以这样想，因为要把字节序列解释成字符序列，字节序列是底层的存放方式，解码（decode）成更高层的字符以便使用；同理，unicode转换为str要encode，就象信息编码（encode）后才存储一样：
s.decode(encoding) <type 'str'> to <type 'unicode'>
u.encode(encoding) <type 'unicode'> to <type 'str'>
例如：
>>> s = 'str'
>>> type(s)
<type 'str'>
>>> type(s.decode())
<type 'unicode'>
>>> s = u'str'
>>> type(s)
<type 'unicode'>
>>> type(s.encode())
<type 'str'>
处理中文数据时最好采用如下方式：
1. Decode early（尽早decode, 将文件中的内容转化成unicode再进行下一步处理)
2. Unicode everywhere (程序内部处理都用unicode)
3. Encode late (最后encode回所需的encoding, 例如把最终结果写进结果文件)
下面是一个简单的演示，用re库查询一个中文字符串并打印：
>>> p = re.compile(unicode("测试(.*)", "gb2312"))
>>> s = unicode("测试一二三", "gb2312")
>>> for i in p.findall(s):
print i.encode("gb2312")

一二三

五、三行代码解决编码问题： Python 2.x字符串编码的小结

解决这一类的问题最好的方法就是在程序开头加上以下几行代码:

#coding:utf-8
import sys 
reload(sys) 
sys.setdefaultencoding("utf-8")

那么就可助你解决几乎95%的这种问题, 但是如果想刨根问底的话, 就需要去了解很多东西了.
首先, 这个就是Python语言本身的问题. 因为在Python 2.x的语法中, 默认的str并不是真正意义上我们理解的字符串, 而是一个byte数组, 或者可以理解成一个纯ascii码字符组成的字符串, 与Python 3中的bytes类型的变量对应; 而真正意义上通用的字符串则是unicode类型的变量, 它则与Python 3中的str变量对应. 本来应该用作byte数组的类型, 却被用来做字符串用, 这种看似奇葩的设定是Python 2一直被人诟病的东西, 不过也没有办法, 为了与之前的程序保持兼容.
在Python 2中作为两种字符串类型, str与unicode之间就需要各种转换的方式. 首先是一种显式转换的方式, 就是encode和decode两种方法. 在这里这两货的意思很容易被搞反, 科学的调用方式是:
str --- decode方法 ---> unicode
unicode --- encode方法 ---> str
比如:

>>> type('x')
<type 'str'>
>>> type('x'.decode('utf-8'))
<type 'unicode'>
>>> type(u'x'.encode('utf-8'))
<type 'str'>

这个逻辑是这样的, 对于unicode字符串使用utf-8编码进行编码, 即调用encode('utf-8')方法生成byte数组类型的结果. 相反对于byte数组进行解码, 生成unicode字符串. 这个新手表示理解不能, 不过熟悉了就见怪不怪了.
另外是隐式的转换, 和C语言中的int转double类似, 当一个unicode字符串和一个str字符串进行连接的时候会默认自动将str字符串转换成unicode类型然后再连接. 而这个时候使用的编码方式则是系统所默认的编码方式. 使用:
import sys
print sys.getdefaultencoding()
可以得到当前默认的编码方式, 是不是'ascii'? 是的话就恭喜你中彩了~!! 在这个时候如果有以下一行代码就保证会出错:

>>> x = u'喵'
>>> x
u'\u55b5'
>>> y = x.encode('utf-8')
>>> x + y
Traceback (most recent call last):
File "", line 1, in 
UnicodeDecodeError: 'ascii' codec can't decode byte 0xe5 in position 0: ordinal not in range(128)

x是unicode类型的变量, y是x经过encode后的结果是str类型的变量. x + y的时候, 首先要将y转换成unicode字符串, 那么使用什么编码格式转换呢, 用utf-8还是gb2312或者还是utf-16? 这个时候就要根据sys.getdefaultencoding()来确定, 而sys.getdefaultencoding()是'ascii'编码, 在ascii字符表中不存在0xe5这种大于128的字符存在, 所以当然报错啦! 通过加入

#coding:utf-8
import sys 
reload(sys) 
sys.setdefaultencoding("utf-8")

则可以将默认的编码转换格式变成utf-8, 且大多数情况下, 程序中的字符串是通过utf-8来编码的, 所以只要加上以上三行就可以了.
但是有没有觉得, 加上这些会使得代码有些dirty? 咳, 至少对于我来说确实很dirty. 所以我觉得平时写程序的过程中要养成尽量使用显示的转换的习惯, 并且要明确某个函数返回的到底是str还是unicode, 凡是str的主动decode成unicode, 不要将两者混淆掉, 这样写出来的代码才比较干净. 此外还可以在代码最上方加入'from future import unicode_literals'可以默认将用户自定义字符串变成unicode类型.
最后我想大吼一声Python 2.x中str不是字符串, 而是B♂Y♂T♂E♂数♂组~!!

六、跨平台处理技巧

如果一个project必须在两个平台上开发，程序应该使用同样的encoding，比如要求所有的文件都使用UTF-8，如果实在不能统一（一般是为了满足许多所谓专家学者莫名其妙的要求），可以退而求其次，用当前系统编码决定文件内的编码：
import locale
import string
import re
#根据当前系统的encoding构造需要的编码取值
lang = string.upper(locale.setlocale(locale.LC_ALL, ""))
textencoding = None 3
#检查编码的值是不是满足我们需要的情况
if re.match("UTF-8", lang) != None:
# UTF-8编码
textencoding = "utf-8"
elif re.match(r"CHINESE|CP936", lang):
# Windows下的GB编码
textencoding = "gb18030"
elif re.match(r"GB2312|GBK|GB18030", lang):
# Linux下的GB编码
textencoding = "gb18030"
else:
# 其他情况，抛个错误吧
raise UnicodeError
fd = file(filename, "r")
fulltextlist = fd.readlines()
# 把每一行转换成unicode
for each in len(fulltextlist):
fulltextlist[i] = unicode(each, textencoding)
fd.close()
# 如果要打印的话，可以用text.encode(encoding)来恢复成多字节编码

七、异常处理

编码encoding发生在Unicode字符串转换为字节序列时，而解码decoding发生在字节序列转换为Unicode字符串时（encoding always takes a Unicode string and returns a bytes sequence, and decoding always takes a bytes sequence and returns a Unicode string）。
UnicodeDecodeError
UnicodeDncodeError通常发生在将str字符串解码为特定Unicode字符串时。由于不同的编码只能映射部分str字符串到对应的Unicode字符，所以遇到一些字符时解码会失败。
UnicodeEncodeError
UnicodeEncodeError通常发生在将Unicode字符串编码为特定字节序列时。由于不同的编码只能映射部分Unicode字符到对应的str字符串，所以遇到一些字符时编码会失败。
处理python编码转换时的UnicodeDecodeError异常
python提供的unicode转换不像iconv或是mbstowcs之类的方便。如果转换一段unicode("1234中文",'ascii') 到utf8，会直接出现UnicodeDecodeError的错误。如果在你能预知字串符的编码的时候，比如你用unicode('1234中文', 'gbk') 就不会出现错误；不过很多时候，会出现CJK混合的情况，如果要做到将一段CJK文件转换成unicode可能就行不通了。好在python的codecs提供了register_error这个功能：
register_error(name, error_handler)
原理很简单，不过要先看unicode是如何处理异常的。unicode这个函数是将一段string按输入的编码转换成目标的编码，如果出现了不与输入编码相符的，会出现一个UnicodeDecodeError的异常，通常有三种处理方法：strict、replace、ignore；默认是 strict,就是直接raise UnicodeDecodeError。通过register_error，我们也可以有自己的处理方法，如果遇到与输入的编码不符的时候，我们就自己识别，比如GBK、BIG5、JP的字符。
def cjk_replace(exc):
if not isinstance(exc, UnicodeDecodeError):
raise TypeError("don't know how to handle %r" % exc)
if exc.end + 1 > len(exc.object):
raise TypeError('unknown codec ,the object too short!')
ch1 = ord(exc.object[exc.start:exc.end])
newpos = exc.end + 1
ch2 = ord(exc.object[exc.start + 1:newpos])
sk = exc.object[exc.start:newpos]
if 0x81<=ch1<=0xFE and (0x40<=ch2<=0x7E or 0x7E<=ch2<=0xFE): # GBK
return (unicode(sk,'cp936'), newpos)
if 0x81<=ch1<=0xFE and (0x40<=ch2<=0x7E or 0xA1<=ch2<=0xFE): # BIG5
return (unicode(sk,'big5'), newpos)
raise TypeError('unknown codec !')
codecs.register_error("cjk_replace", cjk_replace)
我们的cjk_replace现在只能处理GBK与BIG5的，因为我对编码也不是特别了解，只是大概知道GBK与BIG5的，不太了解JP的。在 cjk_replace这个函数里，我们对不认识的文字进行手工识别，如果认识的编码，就用正确的方法，并返回编码后的内容与新的pos，比如“1234中文”，在pos为4的时候，会调用我们的cjk_replace，我们会返回一个从gbk转换成utf8的“中”字，并返回下个正确的位置“文”的起始位置。当然了，处理“文”的时候，还会再调用一次。下面看看是如何使用的：
filedata = open('test.txt','r).read() #gbk and big5 file
data = unicode(filedata,'ascii','cjk_replace').encode('utf8')
小结
一个比较一般的Python中文处理的流程：
* 将欲处理的字符串用unicode函数以正确的编码转换为Unicode
* 在程序中统一用Unicode字符串进行操作
* 输出时，使用encode方法，将Unicode再转换为所需的编码
有几点要说明一下：
* 所谓“正确的”编码，指得是指定编码和字符串本身的编码必须一致。这个其实并不那么容易判断，一般来说，我们直接输入的简体中文字符，有两种可能的编码：GB2312（GBK、GB18030）、以及UTF-8
* encode成本地编码的时候，必须要保证目标编码中存在欲转换字符的内码。encode这种操作一般是通过一个本地编码对应Unicode的编码转换表来进行的，事实上每个本地编码只能映射到Unicode的一部分。但是映射的区域是不同的，比如Big-5对应的Unicode的编码范围和 GBK对应的就不一样（实际上这两个编码有部分范围是重叠的）。所以，Unicode的一些字符（比如本身就是从GB2312转换来的那些），可以映射到 GBK，但未必可以映射到Big-5，如果你想转换到Big-5，很有可能就会出现编码找不到的异常。但UTF-8的码表范围实际上和Unicode是一样的（只是编码形式不同而已），所以，理论上来说，任何本地编码的字符，都可以被转换到UTF-8
* GB2312、GBK、GB18030本质上是同一种编码标准。只是在前者的基础上扩充了字符数量
* UTF-8和GB编码不兼容

* 出现编解码异常时可能需要自己编写编解码解析函数，这需要了解一些字符编码的知识

八、最后附一些关于 python 编码问题的总结：

1、写的代码模块需要指定编码
   如果代码没有指定coding,python就默认所有的字符为ASCII码,
   ASCII码只支持256个字符,ASCII码不支持中文,所以就报错。
   所以要在代码前写上#coding:utf-8或#coding:gbk
   建议你的代码统一写成这样：

#coding:utf-8
import sys
reload(sys) 
sys.setdefaultencoding('utf-8')

2、python2内部所有编码统一为unicode
unicode可以处理世界上所有语言的字符。
utf-8为unicode的一种实现形式，所以需要在代码前写上#coding:utf-8

3、编码转换
   牢记python2内部编码为unicode.
   其它的编码decode()为unicode,再编码encode()为你指定的编码,就不会出现乱码。

4、网页采集时
代码指定#coding:utf-8
如果网页的编码为gbk
需要这样处理：
html = html.decode('gbk').encode('utf-8')

5、代码前也可以写#coding:gbk,但也要保证你的代码文件的保存格式为gbk.这个在windos下会出现这样的问题。

6、字典等key或值的汉字问题
#coding:utf-8
dict1 ={1:'python周末培训班',2:'咨询010-68165761 QQ：1465376564'}

print dict1
# 这样输出的没有显示汉字，是显示汉字的其它编码

dict2 ={1:'python视频培训班',2:'咨询010-68165761 QQ：1465376564'}
for key in dict2:
    print dict2[key]

7、unicode的汉字编码写到文本文件中
需要根据文本文件的编码进行转换
可以encode('utf-8')或encode('gbk')

总结：凡是报错信息中出现的错误包含“ASCII”，就是没有指定汉字编码的问题。

九、参考资料

1、 http://bbs3.chinaunix.net/thread-1389703-1-2.html
2、 Python的中文处理及其它
http://www.go4pro.org/?p=38
3、 Python处理中文的时候的一些小技巧
http://cocre.com/?p=461
4、 Unicode In Python, Completely Demystified. Kumar McMillan
http://farmdev.com/talks/unicode
5、 python中文处理好方法
http://www.okpython.com/bbs/viewthread.php?tid=311
6、 Python的中文处理
http://hi.baidu.com/mrsz/blog/item/7812a5018c2cf2031d9583d2.html
7、 UnicodeDecodeError
http://wiki.python.org/moin/UnicodeDecodeError
8、 UnicodeEncodeError
http://wiki.python.org/moin/UnicodeEncodeError
9、如何处理python编码转换时的UnicodeDecodeError异常
http://blog.chinaunix.net/u/8873/showart_1009737.html
10、codecs — Codec registry and base classes

http://docs.python.org/library/codecs.html

11、python 中文乱码问题深入分析

http://blog.csdn.net/kiki113/article/details/4062063

12、python新手必碰到的问题---encode与decode，中文乱码[转]

http://www.51testing.com/?uid-524463-action-viewspace-itemid-817888

13、Python 编码和 Unicode（深入理解 python 编码的文章，推荐阅读）

http://blog.jobbole.com/50345/

14、关于python2中的一个编码问题（u'\xe5\xb0\x8f\xe4\xb8\x89' 与 '\xe5\xb0\x8f\xe4\xb8\x89' 的区别）

http://segmentfault.com/q/1010000000370030

15、Python的中文编码问题

http://python.jobbole.com/80831/

16、在Python中正确使用Unicode

http://python.jobbole.com/80939/

17、Python字符编码详解

http://python.jobbole.com/82107/

18、一个例子搞懂编码问题（深入浅出 python 编码的文章，推荐阅读）

http://bindog.github.io/blog/2014/12/16/python-coding/

19、Python 编码的前世今生

http://bit.ly/2d0aFu2