Python: Кодировка

На самом базовом уровне компьютер работает только с нулями и единицами — это так называемый двоичный код. Каждую единицу или ноль называют битом (от binary digit — «двоичная цифра»).

Любые данные — изображения, музыка, текст — в компьютере представлены просто как последовательность битов.

Например, привычные нам числа из десятичной системы можно представить в двоичной форме:

• 0 → 0
• 1 → 1
• 2 → 10
• 3 → 11
• 4 → 100
• 5 → 101

Как закодировать текст?

Компьютер не «понимает» текст. Чтобы работать с буквами и другими символами, их тоже нужно превратить в числа. Это делают с помощью кодировок — таблиц, в которых каждому символу соответствует определённое число.

Самый простой способ — пронумеровать буквы, начиная с 1:

• a → 1
• b → 2
• c → 3
• ...
• z → 26

Теперь мы можем представить слово hello как набор чисел:

h e l l o
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
8 5 12 12 15

А good превращается в:

g o o d
↓ ↓ ↓ ↓
7 15 15 4

Программа не знает, что это слово. Она просто видит: «нужно отобразить символ с кодом 8, потом с кодом 5 и т.д.»

ASCII: первая массовая кодировка

Первые компьютеры работали в основном с английским языком. Для него в 1960-х годах придумали таблицу ASCII — она включала 128 символов: латинский алфавит, цифры, знаки препинания, спецсимволы (@, #, !, \n) и управляющие коды.

Этого хватало для первых программ, но не для всего мира.

Когда компьютеры начали использовать в других странах, возникла проблема: в ASCII нет кириллицы, иероглифов, арабского письма, ударений, валютных символов и т. д.

Каждая страна или компания начала делать свою кодировку на основе ASCII:

• Windows придумала Windows-1251 для русского
• Apple — Mac Roman
• IBM — свои версии
• Страны Восточной Европы, Азии и Ближнего Востока — свои

Все эти кодировки были несовместимы между собой. Код 226 в одной мог быть буквой é, в другой — и, в третьей — вообще техническим символом. Это приводило к настоящему хаосу.

Как выглядели проблемы с кодировками

Если вы видите в тексте вот это:

Привет!

или

���� �������� ������

— значит, программа неправильно определила кодировку текста. Она получила последовательность байтов, но прочитала их не той таблицей.

Это было нормой в 1990–2000-х. Одна программа писала текст в Windows-1251, другая читала его как ISO-8859-1, и в результате получался мусор.

Unicode и UTF-8: конец бардака

Чтобы всё починить, в 1990-х начали создавать универсальную таблицу Unicode, которая содержит символы всех письменных систем мира — от латинского и кириллицы до китайского, арабского, математических знаков, древнеегипетских и даже эмодзи.

Внутри Unicode есть несколько форматов хранения. Самый распространённый — UTF-8. Он компактно кодирует английские символы, но может расширяться под любые другие.

Сегодня UTF-8 — это стандарт по умолчанию в интернете, Python, Linux, базах данных и редакторах кода.

Зачем это знать программисту?

• Вы будете работать с текстом: ошибки кодировки по-прежнему случаются, особенно при чтении файлов, обработке данных, взаимодействии с API и базами данных.
• Python по умолчанию использует UTF-8, но иногда приходится явно указывать кодировку при чтении файлов:
• Нужно уметь диагностировать проблемы. Например, если видите «кракозябры», это почти наверняка ошибка кодировки.

Задание

Внутри компьютера каждый символ — это просто число. Например, A, ?, % или даже пробел — всё это закодировано числами. Такой список называется таблицей ASCII. Именно эту таблицу используют программы, чтобы превращать текст в «понятные» компьютеру числа и обратно.

В Python есть специальная команда chr(число), которая показывает, какой символ стоит за этим числом. Например:

print(chr(63))

Эта команда напечатает на экран:

?

Почему именно ?? Потому что в таблице ASCII символ вопроса ? имеет номер 63.

Теперь задание:

1. Перейдите в таблицу кодов ASCII
2. Найдите номера (в колонке Decimal) для следующих символов:

• ~ (тильда)
• ^ (крышка/каретка)
• % (знак процента)

1. Напишите код, который по этим номерам выведет нужные символы с помощью chr(...)

Каждый символ должен выводиться на своей строке, как в примере выше.

✅ Примерный шаблон

print(chr(...))  # какой-то символ
print(chr(...))  # ещё один
print(chr(...))  # и третий

🙃 Конечно, можно просто написать print('~'), но это не так интересно. Гораздо полезнее понять, как компьютер понимает текст, и поиграться с этим напрямую.

Готовы? Тогда ищите нужные номера и пробуйте!