Python字符串与进制转换：深入详解与实践328

Python 提供了强大的内置函数和库，可以方便地进行字符串与各种进制之间的转换。这在处理数据、网络协议、加密算法以及其他许多领域都非常重要。本文将深入探讨 Python 中字符串与二进制、八进制、十进制和十六进制之间的转换方法，并结合实际案例进行详细讲解，帮助读者熟练掌握这些技巧。

1. 十进制与其他进制的转换

Python 内置了 `int()` 函数和 `bin()`、`oct()`、`hex()` 函数，可以轻松实现十进制与其他进制之间的转换。 `int()` 函数可以将字符串表示的数字转换为十进制整数，并支持指定进制。例如：```python
# 将十六进制字符串转换为十进制整数
hex_string = "1A"
decimal_number = int(hex_string, 16) # 16 表示十六进制
print(f"The decimal equivalent of '{hex_string}' is: {decimal_number}") # Output: 26
# 将二进制字符串转换为十进制整数
binary_string = "10110"
decimal_number = int(binary_string, 2) # 2 表示二进制
print(f"The decimal equivalent of '{binary_string}' is: {decimal_number}") # Output: 22
# 将八进制字符串转换为十进制整数
octal_string = "26"
decimal_number = int(octal_string, 8) # 8 表示八进制
print(f"The decimal equivalent of '{octal_string}' is: {decimal_number}") # Output: 22
```

反过来，`bin()`、`oct()` 和 `hex()` 函数可以将十进制整数转换为二进制、八进制和十六进制字符串：```python
decimal_number = 26
binary_string = bin(decimal_number)
octal_string = oct(decimal_number)
hex_string = hex(decimal_number)
print(f"Binary: {binary_string}") # Output: Binary: 0b11010
print(f"Octal: {octal_string}") # Output: Octal: 0x1a
print(f"Hexadecimal: {hex_string}") # Output: Hexadecimal: 0x1a
# 去掉 0b, 0o, 0x 前缀
print(f"Binary (without prefix): {binary_string[2:]}")
print(f"Octal (without prefix): {octal_string[2:]}")
print(f"Hexadecimal (without prefix): {hex_string[2:]}")
```

2. 字符串与ASCII码/Unicode码的转换

Python 支持将字符转换为其对应的 ASCII 码或 Unicode 码，以及反向操作。可以使用 `ord()` 函数获取字符的 Unicode 码，使用 `chr()` 函数将 Unicode 码转换为字符：```python
character = 'A'
unicode_value = ord(character)
print(f"The Unicode value of '{character}' is: {unicode_value}") # Output: 65
unicode_value = 66
character = chr(unicode_value)
print(f"The character corresponding to Unicode value {unicode_value} is: '{character}'") # Output: B
```

3. 处理字节字符串 (bytes)

在处理网络数据或二进制文件时，经常会遇到字节字符串 (`bytes`)。可以使用 `.decode()` 方法将字节字符串解码为文本字符串，使用 `.encode()` 方法将文本字符串编码为字节字符串。 需要指定编码方式，例如 UTF-8, ASCII 等：```python
byte_string = b'\x41\x42\x43' # Bytes representing "ABC"
text_string = ('utf-8')
print(f"Decoded string: {text_string}") # Output: Decoded string: ABC
text_string = "你好，世界！"
byte_string = ('utf-8')
print(f"Encoded bytes: {byte_string}") # Output: Encoded bytes: b'\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd\xef\xbc\x8c\xe4\xb8\x96\xe7\x95\x8c\xef\xbc\x81'
```

4. 高级应用：自定义进制转换

对于不常用的进制，我们可以编写自定义函数进行转换。例如，将一个十进制数转换为任意进制：```python
def to_base(n, base):
if n == 0:
return "0"
nums = []
while n:
n, r = divmod(n, base)
(str(r))
return "".join(reversed(nums))
decimal_number = 1234
base_5_representation = to_base(decimal_number, 5)
print(f"Decimal {decimal_number} in base 5: {base_5_representation}") # Output: Decimal 1234 in base 5: 4444
base_16_representation = to_base(decimal_number, 16)
print(f"Decimal {decimal_number} in base 16: {base_16_representation}") # Output: Decimal 1234 in base 16: 4d2
```

5. 错误处理

在进行进制转换时，需要注意错误处理。例如，如果输入的字符串不是有效的进制表示，`int()` 函数会抛出 `ValueError` 异常。 良好的代码应该包含 `try-except` 块来捕获这些异常：```python
try:
invalid_hex = "1Z"
decimal_number = int(invalid_hex, 16)
except ValueError as e:
print(f"Error: {e}") # Output: Error: invalid literal for int() with base 16: '1Z'
```

总而言之，Python 提供了丰富的工具来处理字符串和各种进制之间的转换。理解这些工具并结合错误处理，可以使你的程序更加健壮和高效，从而更好地处理各种数据格式和编码。

2025-05-11

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