深入解析 UTF-8 编码验证，轻松入门数据编码

2022-11-24 00:19:28

UTF-8 编码验证：确保数据在互联网上的安全传输

什么是 UTF-8 编码？

在数字世界中，数据是至关重要的，为了在各种设备和平台之间无缝交换数据，我们需要一种标准化的方式来表示它们，这就是字符编码的用武之地。UTF-8（8 位 Unicode 转换格式）是一种流行的字符编码，用于表示世界上大多数语言和字符。

UTF-8 的工作原理

UTF-8 采用变长编码，这意味着它根据 Unicode 码点（一个唯一的数字，代表一个字符）的大小使用不同长度的二进制序列来表示字符。例如，英语字母“A”的 Unicode 码点是 65，它使用一个字节的二进制序列（01000001）表示，而汉字“中”的 Unicode 码点是 20013，它使用三个字节的二进制序列（11100100 10000000 10010100）表示。

UTF-8 编码验证

为了确保数据在传输过程中不被破坏，我们必须验证它是否使用有效的 UTF-8 编码。UTF-8 编码验证是一个逐字节的过程，我们可以通过检查每个字节的最高两位来判断编码的长度，并根据 UTF-8 编码规则将其解码为 Unicode 码点。

LeetCode 393：UTF-8 编码验证

LeetCode 是一家流行的在线编程平台，其第 393 题就是验证给定数据是否为有效 UTF-8 编码。我们可以使用上面讨论的 UTF-8 编码验证过程来解决这个问题。

代码示例

下面是一个 Python 函数，可以验证给定数据是否为有效的 UTF-8 编码：

def valid_utf8(data):
  state = 0
  code_point = 0

  for byte in data:
    if state == 0:
      if byte >> 7 == 0:  # 0xxxxxxx
        state = 0
        code_point = byte
      elif byte >> 5 == 0b110:  # 110xxxxx
        state = 1
        code_point = byte & 0b01111111
      elif byte >> 4 == 0b1110:  # 1110xxxx
        state = 2
        code_point = byte & 0b00111111
      elif byte >> 3 == 0b11110:  # 11110xxx
        state = 3
        code_point = byte & 0b00011111
      else:
        return False
    elif state == 1:
      if byte >> 6 == 0b10:  # 10xxxxxx
        state = 0
        code_point = (code_point << 6) | (byte & 0b01111111)
      else:
        return False
    elif state == 2:
      if byte >> 6 == 0b10:  # 10xxxxxx
        state = 1
        code_point = (code_point << 6) | (byte & 0b01111111)
      else:
        return False
    elif state == 3:
      if byte >> 6 == 0b10:  # 10xxxxxx
        state = 2
        code_point = (code_point << 6) | (byte & 0b01111111)
      else:
        return False

  if state != 0:
    return False

  if code_point > 0x10FFFF:
    return False

  return True