Python 手动实现 Base64 编码

前段时间看了某篇报纸文章，讲解在 Python 中编码 Base64 的程序。然而那片文章完全只是调用 base64 这个包。Python 调包是相当方便，但是这样除了调包还是调包，根本达不到锻炼编码能力的效果。用人单位招人面试可不看你怎么调包，很多都是自己要手撕实现的。现在的 IT 开发岗位就是这么卷。

这里研究一下在 Python 怎么手动实现 Base 编码。

要求：使用 Python 语言实现一个函数 base64(src) ，参数是一个字符串，返回的也是一个字符串，是参数中的字符串经过 Base64 编码得到的编码后的字符串。禁止使用 import 。

1. Base64 是一种编码方式（不是加密方式），将二进制编码为 64 字符串组成的字符码，因此需要先将 ASCII 码（表示 0 - 127 数值范围）先转为二进制数字，再对二进制编码
2. Base64 表示了从 0 ～ 63 数值，有 64 个字符（2 的 6 次方是 64，所以是 64 个字符），由 A - Z，a - z，0 - 9，+， / 这 64 个字符组成的（还有一个表示后缀的字符=）
3. Base64 把每三个 8 Bit 的字节转换为四个 6 Bit 的字节（8 和 6 的最小公倍数是 24），也就是说，转换后的字符串理论上将要比原来的长 1 / 3，转换前的 ASCII 码字符长度如果不是 3 的倍数，需要将转换二进制数字末尾补 0
   示例：
   
4. 解码的过程：去掉 Base64 字符末尾的=。剩下的 Base64 字符，转为二进制数字，每 8 个 bit 组成一个字节，最后剩余不足 8 位的丢弃即可
5. Base64 字符对应表

索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符
0	A	10	K	20	U	30	e	40	o	50	y
1	B	11	L	21	V	31	f	41	p	51	z
2	C	12	M	22	W	32	g	42	q	52	0
3	D	13	N	23	X	33	h	43	r	53	1
4	E	14	O	24	Y	34	i	44	s	54	2
5	F	15	P	25	Z	35	j	45	t	55	3
6	G	16	Q	26	a	36	k	46	u	56	4
7	H	17	R	27	b	37	l	47	v	57	5
8	I	18	S	28	c	38	m	48	w	58	6
9	J	19	T	29	d	39	n	49	x	59	7
60	8	61	9	62	+	63	/

程序：

def base64(src):
    alphabet = b"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/"
    ret = bytearray()
    length = len(src)
    # r记录补0的个数
    r = 0
    for offset in range(0, length,3):
        if offset + 3 <= length:
            triple = src[offset:offset + 3]
        else:
            triple = src[offset:]
            r = 3 - len(triple)
            triple = triple + '\x00' * r
        
        b = int.from_bytes(triple.encode(), 'big')
 
        for i in range(18, -1, -6):
            if i == 18:
                index = b >> i
            else:
                index = b >> i & 0x3F
            ret.append(alphabet[index])
 
        for i in range(1, r + 1):
            ret[-i] = 0x3D
    return ret.decode('utf-8')

测试：

print(base64('abcde')) # 输出：YWJjZGU=