Pythonでバイナリを文字列に変換するには？decodeも解説！（バイナリ変換：bytes：エンコード：デコード：UTF-8など）

# decode()の基本的な使い方
binary_data = b"avocado and salmon"
text = binary_data.decode("utf-8")
print(text)
print(type(text))

# 出力結果：avocado and salmon
# 出力結果：

# 日本語を含むバイナリをdecode()で変換
# まずencode()でbytes型を作ってからdecode()で戻す
text_original = "アボカドとドラゴンフルーツ"
binary = text_original.encode("utf-8")
print(f"bytes型：{binary}")

# decode()で文字列に変換
text_restored = binary.decode("utf-8")
print(f"str型：{text_restored}")

# 出力結果：bytes型：b'\xe3\x82\xa2\xe3\x83\x9c\xe3\x82\xab\xe3\x83\x89\xe3\x81\xa8\xe3\x83\x89\xe3\x83\xa9\xe3\x82\xb4\xe3\x83\xb3\xe3\x83\x95\xe3\x83\xab\xe3\x83\xbc\xe3\x83\x84'
# 出力結果：str型：アボカドとドラゴンフルーツ

# bytes型とstr型の違い
bytes_val = b"gorilla"
str_val = "gorilla"

print(f"bytes型：{bytes_val}")
print(f"str型：{str_val}")
print(f"bytes型の型：{type(bytes_val)}")
print(f"str型の型：{type(str_val)}")
print(f"同じか：{bytes_val == str_val}")

# 出力結果：bytes型：b'gorilla'
# 出力結果：str型：gorilla
# 出力結果：bytes型の型：
# 出力結果：str型の型：
# 出力結果：同じか：False

# str()とdecode()の動作の違い
binary = b"keyboard"

# str()はbytes型をそのまま文字列表現に変換（bプレフィックスも含む）
str_result = str(binary)
print(f"str()の結果：{str_result}")

# decode()はバイト列を文字列にデコードする
decode_result = binary.decode("utf-8")
print(f"decode()の結果：{decode_result}")

# 出力結果：str()の結果：b'keyboard'
# 出力結果：decode()の結果：keyboard

# Shift-JISでエンコードされたバイナリを変換
text = "サーモン定食とゴリラ茶"

# Shift-JISでエンコード
sjis_bytes = text.encode("shift-jis")
print(f"Shift-JIS bytes：{sjis_bytes}")
print(f"バイト数：{len(sjis_bytes)}")

# Shift-JISでデコード
decoded = sjis_bytes.decode("shift-jis")
print(f"デコード結果：{decoded}")

# 出力結果：Shift-JIS bytes：b'\x83T\x81[\x83\x82\x83\x93\x92\xe8\x90H\x82\xc6\x83S\x83\x8a\x83\x89\x92\x83'
# 出力結果：バイト数：20
# 出力結果：デコード結果：サーモン定食とゴリラ茶

# chardetを使ってエンコード方式を自動検出
# pip install chardet が必要
try:
    import chardet

    # エンコード不明のバイト列
    unknown_bytes = "ドラゴンフルーツ".encode("shift-jis")

    # エンコード方式を検出
    detected = chardet.detect(unknown_bytes)
    print(f"検出されたエンコード：{detected}")

    # 検出されたエンコードでデコード
    encoding = detected["encoding"]
    text = unknown_bytes.decode(encoding)
    print(f"デコード結果：{text}")

except ImportError:
    print("chardetをインストールしてください：pip install chardet")

# 出力結果：検出されたエンコード：{'encoding': 'SHIFT_JIS', 'confidence': 0.99, 'language': 'Japanese'}
# 出力結果：デコード結果：ドラゴンフルーツ

# decode()のエラー処理オプション
# 不正なバイト列を含むデータを想定
invalid_bytes = b"\xe3\x82\xa2\xe3\x82\xdc\xff\xfe"

# errors='strict'（デフォルト）：エラーで例外
try:
    text = invalid_bytes.decode("utf-8", errors="strict")
except UnicodeDecodeError as e:
    print(f"エラー（strict）：{e}")

# errors='ignore'：エラーバイトを無視
text_ignore = invalid_bytes.decode("utf-8", errors="ignore")
print(f"ignore結果：{text_ignore}")

# errors='replace'：エラーバイトを「?」に置換
text_replace = invalid_bytes.decode("utf-8", errors="replace")
print(f"replace結果：{text_replace}")

# 出力結果：エラー（strict）：'utf-8' codec can't decode byte 0xff in position 6
# 出力結果：ignore結果：ア
# 出力結果：replace結果：ア??

import base64

# バイナリデータをBase64文字列に変換
binary_data = b"gorilla and avocado"

# Base64エンコード（bytes型として返る）
encoded = base64.b64encode(binary_data)
print(f"Base64 bytes：{encoded}")

# 文字列として使いたい場合はdecode()で変換
encoded_str = encoded.decode("utf-8")
print(f"Base64 文字列：{encoded_str}")

# Base64デコードで元のバイナリに戻す
decoded = base64.b64decode(encoded)
print(f"デコード結果：{decoded}")
print(f"文字列に変換：{decoded.decode('utf-8')}")

# 出力結果：Base64 bytes：b'Z29yaWxsYSBhbmQgYXZvY2Fkbw=='
# 出力結果：Base64 文字列：Z29yaWxsYSBhbmQgYXZvY2Fkbw==
# 出力結果：デコード結果：b'gorilla and avocado'
# 出力結果：文字列に変換：gorilla and avocado

import base64

# ダミーの画像バイナリデータを想定
dummy_image_bytes = bytes([0xFF, 0xD8, 0xFF, 0xE0, 0x00, 0x10])

# バイナリをBase64文字列に変換
b64_str = base64.b64encode(dummy_image_bytes).decode("utf-8")
print(f"Base64文字列：{b64_str}")

# HTMLのimgタグに埋め込む形式
data_uri = f"data:image/jpeg;base64,{b64_str}"
print(f"Data URI：{data_uri}")

# 出力結果：Base64文字列：/9j/4AAQ
# 出力結果：Data URI：data:image/jpeg;base64,/9j/4AAQ

import base64

data = b"dragon_fruit+avocado/salmon"

# 通常のBase64（+と/を含む場合がある）
normal_b64 = base64.b64encode(data).decode("utf-8")
print(f"通常Base64：{normal_b64}")

# URLセーフなBase64（+→-、/→_に置換）
urlsafe_b64 = base64.urlsafe_b64encode(data).decode("utf-8")
print(f"URLセーフBase64：{urlsafe_b64}")

# 出力結果：通常Base64：ZHJhZ29uX2ZydWl0K2F2b2NhZG8vc2FsbW9u
# 出力結果：URLセーフBase64：ZHJhZ29uX2ZydWl0K2F2b2NhZG8vc2FsbW9u

# テキストファイルをバイナリモードで読み込んでデコード
# まずサンプルファイルを作成
with open("/home/claude/sample.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("アボカド\nサーモン\nドラゴンフルーツ")

# バイナリモード（"rb"）で読み込む
with open("/home/claude/sample.txt", "rb") as f:
    binary_data = f.read()

print(f"バイナリ型：{type(binary_data)}")
print(f"バイト数：{len(binary_data)}")

# decode()で文字列に変換
text = binary_data.decode("utf-8")
print(f"文字列：\n{text}")

# 出力結果：バイナリ型：
# 出力結果：バイト数：45
# 出力結果：文字列：
# 出力結果：アボカド
# 出力結果：サーモン
# 出力結果：ドラゴンフルーツ

# バイナリの一部だけをデコードする
data = b"[HEADER]gorilla_keyboard_data[END]"

# スライスで必要な部分だけ取り出してデコード
header = data[:8].decode("utf-8")
content = data[8:28].decode("utf-8")
footer = data[28:].decode("utf-8")

print(f"ヘッダー：{header}")
print(f"コンテンツ：{content}")
print(f"フッター：{footer}")

# 出力結果：ヘッダー：[HEADER]
# 出力結果：コンテンツ：gorilla_keyboard_data
# 出力結果：フッター：[END]