一、什么是字符集、字符编码？
字符集：各种文字和符号的总称，包括各国家文字、标点符号、图形符号、数字等。字符集（character set）是多个字符的集合，字符集种类较多，每个字符集包含的字符个数不同，常见字符集名称：ASCII字符集、GB2312字符集、Unicode字符集。计算机要准确的处理各种字符集文字，就需要字符编码，以便计算机能够识别和存储各种文字。常见的字符集有ASCII字符集、GBXXXX字符集、BIG5字符集、通用字符集等。
字符码：指的是字符集中每个字符的数字编号。例如：ASCII字符集用0-127这连续的128个数字分别表示128个字符，“A”的编号就是65。
举个例子：
ASCII字符集
字符编码：将字符集种的字符按照某一规则编码，存储在计算机中。是一套规则，使用该规则能够将自然语言（如字母或中文）的字符编码为指定集合中某一对象（如比特模式、8位组、电脉冲），以便信息在计算机存储和网络传递。常见的字符编码有ASCII字符编码、GBXXXX字符编码、Unicode编码等。
在计算机中，所有信息都是用二进制表示的，每个二进制位（bit）有0和1两种状态。一个字节8个二进制位，8个二进制位可以组合出256种状态。当我们需要把字符“A"存入计算机时，应该如何表示字符“A"呢？存入计算机时，我们可以用01000001二进制来表示"A"，即为编码；读取时，将01000001还原成符"A"，即为解码。
编码：编码的过程是将字符转换成字节流。
解码：解码的过程是将字节流解析成字符。
二、字符编码的发展史
ASCII编码
现代计算机起源于美国，ASCII编码是最早诞生的编码，由美国人定制，一共规定了128个字符。美国人只用英文，所以可以说ASCII编码是专门为表示英文、数字以及英文标点符合的。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128个符号，只占用了一个字节（8bit）的后7位，最高位统一规定为0位，总共才128个字符编码，一个字节都没用完。于是乎，对最高位为1时也进行了编码，制定了一套非ASCII编码，如ISO-8859-1编码。
ISO-8859-1
这套编码规则由ISO制定。是在ASCII编码基础上又制定了一些标准来扩展ASCII编码的，即00000000（0） ~ 01111111（127）与ASCII编码一样，对10000000（128） ~ 111111111（255）这一段进行了编码。ISO-8859-1编码也是单字节编码，最多能够表示256个字符。Latin1时ISO-8859-1的别名。
GB2312以及其他编码
世界上有多种语言，有中文、韩文、日文等等，每个国家都想使用自己最熟悉的语言来使用计算机。那么，如何在计算机中表示不同的语言呢？很明显，ASCII编码已经无法满足这样的需求了。于是乎，各个国家纷纷定制了自己的编码，比如：GBK2312、Shift_JIS、Euc-kr等等。
1.GBXXXX编码
为了满足国内在计算机中使用汉字的需要，1981 由中国国家标准总局发布了GB2312，又称GB0，这套编码采用双字节进行字符编码。GB2312 编码共收录了6763个汉字，同时他还兼容 ASCII，GB2312的出现，基本满足了汉字的计算机处理需要，它所收录的汉字已经覆盖中国大陆99.75%的使用频率，不过 GB2312 还是不能100%满足中国汉字的需求，对一些罕见的字和繁体字 ，GB2312 没法处理。后来，就在GB2312的基础上创建了一种叫 GBK 的编码，GBK 不仅收录了27484个汉字，同时还收录了藏文、蒙文、维吾尔文等主要的少数民族文字。
2.BIG5编码
BIG5采用双字节编码，使用两个字节来表示一个字符。高位字节使用了0x81-0xFE，低位字节使用了0x40-0x7E，及0xA1-0xFE。该编码是繁体中文字符集编码标准，共收录13060个中文字，其中有二字为重复编码，即“兀、兀”（A461及C94A)和“嗀、嗀”(DCD1及DDFC)。
3.Shift_JIS
日文编码
4.Euc-kr
韩文编码
Unicode编码
每个国家都有一套自己的编码，那么就不可避免地会有冲突，在多语言混合的文本中，就会出现乱码的情况，如何解决这个问题？Unicode编码应运而生。Unicode编码又被称为统一码、万国码。它为世界上每种语言的每个字符制定了统一且唯一的字符码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。
一开始的Unicode标准UCS-2使用两个字节表示一个字符，但过了不久有人觉得256*256太少了，还是不够用，于是出现了UCS-4标准，使用4个字节表示一个字符，不过用的最多的还是UCS-2。
UTF-8编码
由于使用Unicode编码存储英文时需要2个字节，而原先使用ASCII编码存储英文时只需要1个字节，存储空间大大被浪费了。于是乎，就产生了UTF-8编码，一种可“变长”的编码格式。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，把英文变长为1个字节，汉字变长为3个字节表示，特别生僻的会变成4-6个字节。所以如果是传输或存储大量英文的话，UTF编码格式的优势就会非常明显，能够大大节省空间。
字符 | ASCII | Unicode | UTF-8 |
A | 01000001 | 00000000 01000001 | 01000001 |
中 | x | 01001110 00101101 | 11100100 10111000 10101101 |
说明：
Unicode编码所有字符都是2字节，优点是字符编码快，缺点是占用空间大，是一种空间换时间的编码。而程序运行都需要加载到内存，内存的存取速度应该尽可能保证快。故，内存中使用Unicode编码。
UTF-8编码对不同的字符采用不同长度的字节表示，优点是节省空间，缺点是字符编码慢，因为每次都需要计算出字符需要多长的字节才能准确表示。故，硬盘或者网络传输用UTF-8编码，因为网络I/O延迟或者磁盘I/O延迟远大于UTF-8的转换延迟。
个人小结：
1.为了计算机能够表示英文字符，制定了ASCII编码；
2.为了计算机能够表示中文字符，制定了GB2312编码；
3.为了解决各国语言的冲突问题，制定了Unicode编码；
4.为了提高Unicode的存储和传输性能问题，制定了UTF-8编码，是Unicode的一种实现形式。
上述常见编码整理成表格如下：
编码 | 时间 | 作用 | 字节 |
ASCII | 1967年 | 表示英语及西欧语言 | 1个字节表示一个字符 |
GB2312 | 1980年 | 中国简体中文字符集，兼容ASCII | 2个字节表示一个字符 |
Unicode | 1991年 | 国际标准组织统一标准字符集，表示多国语言 | 2个字节表示一个字符 |
GBK | 1995年 | GB2312的扩展字符集，支持繁体字，兼容GB2312 | 2个字节表示一个字符 |
UTF-8 | 1992年 | 不定长编码 | 1个字节表示英文，3个字节表示中文，4-6个字节表示生僻字 |
下图，三个文本的内容是一样的（内容大部分为中文），保存时分别选择UTF-8编码、Unicode编码、GBK编码，其中UTF-8编码存储的大小最大，因为UTF-8用3个字节表示中文，占用空间大。而存储英文时使用ASCII编码和UTF-8编码存储的大小应该是一样的。
注：
在windows下，保存txt文件时，编码选项有一个ANSI。ANSI并不是某一种特定的字符编码，在不同的系统中，ANSI表示不同的编码。ANSI编码的意思可以理解为“本地编码”，在国内它代表的是GBK，在中国台湾省代表的是Big5，在日本就代表的是JIS。Windows默认为不同的地区选择了默认的编码方式，进入DOS窗口，输入chcp，可以得到操作系统的代码页信息。例如：我的活动代码页为：936，它对于的编码格式为GBK。
三、不同编码格式和Unicode编码之间的转换
1.计算机中编码格式转换
现在，在计算机内存中统一使用的是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。
举个例子：
用记事本（编码格式选择UTF-8）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，保存时再把Unicode转换为UTF-8保存到文件。如下图：
2.python中编码格式转换
在python中，任何非Unicode格式的字符，我们都可以使用decode方式将其解码为Unicode编码的字符，这种转换过程叫“解码”。同理，Unicode格式的字符，也可以通过encode方法将其编码为其他编码格式的字符，这个过程叫“编码”。
注：
上述，已经提到过两次编码和解码。第一次提到的编码和解码，是计算机能够表示自然语言时，字符集和计算机二进制码之间的映射过程；第二次提到的编码和解码，是Unicode编码和其它编码格式（GBK编码、ASCII编码）之间进行转换。
参考链接：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/25148581 https://zhuanlan.zhihu.com/p/74613584?utm_source=wechat_session
