Base62编码

Base62 是一种将数字编码为字符串的方式，使用了 62 个字符集：大写字母 (A-Z)、小写字母 (a-z) 和 数字 (0-9)。它的基本思想是通过 62 进制来表示数字，将较大的整数转换为由这些字符组成的短字符串。

为什么使用 Base62？

Base62 的优势在于它紧凑且高效，尤其在需要生成短 URL 或短链接的场景中。相比于常见的十进制或十六进制编码，Base62 能生成更短的字符串，且只使用字母和数字，适合在 URL 中使用，因为这些字符都属于 URL 安全字符集。

Base62 如何工作？

• 数字系统：Base62 是一种类似于二进制、十进制的数字系统。十进制系统使用 0-9 共 10 个符号来表示数值，而 Base62 使用 62 个符号来表示数字。
• 编码过程：将一个数字按 62 进制编码，每次除以 62，得到的余数映射到 Base62 字符集，反复进行直到数值为 0。

Base62 字符集：

• 0-9：数字部分，共 10 个字符。
• A-Z：大写字母部分，共 26 个字符。
• a-z：小写字母部分，共 26 个字符。

总计 62 个字符，排列如下：
"0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"

Base62 编码示例：

假设我们要将整数 999999 编码为 Base62。

1. 除以 62：
   • 999999 ÷ 62 = 16129 余 1 （映射为字符 "1"）
   • 16129 ÷ 62 = 260 余 9 （映射为字符 "9"）
   • 260 ÷ 62 = 4 余 12 （映射为字符 "C"）
   • 4 ÷ 62 = 0 余 4 （映射为字符 "4"）
2. 编码结果：将这些字符顺序相反组合在一起，得到 Base62 编码 "4C91"。

Base62 编码步骤：

1. 准备数字：如上面的例子，选一个数字。
2. 不断除以 62，并记录每次的余数。
3. 将余数映射到字符集：将每个余数转换为 Base62 字符。
4. 将字符组合成结果：从最后一个余数开始，依次拼接形成最终的 Base62 字符串。

Base62 在 URL 短链接中的应用：

Base62 通常用于 URL 短链接生成服务中，通过将自增的唯一 ID（例如数据库的主键）转换为 Base62 字符串，使得短链接更短且易读。因为 Base62 能生成比 Base10 更短的字符串，同时 Base62 字符集在 URL 中是安全的（不会出现需要转义的特殊符号）。

示例：

假设我们有一个自增 ID 为 12345 的记录，要生成一个短链接。

1. 将 12345 编码为 Base62，结果可能是 "dnh".
2. 短链接 URL 可以是：https://example.com/dnh

相比直接使用 ID（如 https://example.com/12345），Base62 短链接会显得更简短，且看起来不像一个数字 ID。

Base62 解码：

编码后的字符串可以被反向解码回数字。解码过程类似于将 Base62 字符转换为十进制数的过程。

示例代码：

Base62 的编码和解码可以通过简单的算法实现。以下是一个 Base62 编码和解码的示例代码：

const base62Chars = '0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz';

function encodeBase62(number) {
  let result = '';
  while (number > 0) {
    result = base62Chars[number % 62] + result;
    number = Math.floor(number / 62);
  }
  return result;
}

function decodeBase62(base62Str) {
  let result = 0;
  for (let i = 0; i < base62Str.length; i++) {
    result = result * 62 + base62Chars.indexOf(base62Str[i]);
  }
  return result;
}

// 示例：编码和解码
const encoded = encodeBase62(999999);
console.log(encoded); // 输出：4C91

const decoded = decodeBase62('4C91');
console.log(decoded); // 输出：999999

优势：

1. 短且高效：适合用在需要短字符串的场景，比如 URL 短链接。
2. URL 安全性：Base62 只包含字母和数字，适合在 URL 中使用。
3. 扩展性强：可以轻松将数字映射为可读字符串，且使用 62 进制有更好的编码效率。

应用场景：

• URL 短链接
• 生成短的唯一标识符
• 数据库主键编码
• 文件名或标识符的缩短

这就是 Base62 的基本概念和其在生成短链接中的常见用法。

打乱字符

你可以将 Base62 的字符集顺序打乱，甚至替换成其他字符，以自定义编码方式。这样做的主要目的是增加复杂性或避免某些字符（如可能与数字混淆的字母），并且仍然保持与 Base62 类似的紧凑编码方式。

步骤：

1. 自定义字符集：你可以创建一个自定义的字符集，不一定必须是 0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz。字符集可以是任意组合，只要确保它包含 62 个唯一字符。
2. 打乱字符顺序：可以将 Base62 默认的字符集顺序打乱，以增加不可预测性或满足特定需求。
3. 字符替换：你可以替换掉默认字符集中的字符，甚至使用特殊符号或其他语言字符，只要字符数量保持为 62 个，并且每个字符唯一。

示例代码：

以下是如何使用自定义字符集并进行编码和解码的示例。

1. 自定义 Base62 字符集（打乱和替换字符）：

// 自定义 Base62 字符集，可以替换字符或打乱顺序
const customBase62Chars = 'xL8z4A1bC2DcYwE3g6h5iIjJ7kKlMnNoOpPQrRsStUvVqWxZ9yT0uF';

// 自定义 Base62 编码
function encodeCustomBase62(number) {
  let result = '';
  while (number > 0) {
    result = customBase62Chars[number % 62] + result;
    number = Math.floor(number / 62);
  }
  return result;
}

// 自定义 Base62 解码
function decodeCustomBase62(base62Str) {
  let result = 0;
  for (let i = 0; i < base62Str.length; i++) {
    result = result * 62 + customBase62Chars.indexOf(base62Str[i]);
  }
  return result;
}

// 示例：编码和解码
const encoded = encodeCustomBase62(999999);
console.log('Encoded:', encoded); // 输出自定义编码结果

const decoded = decodeCustomBase62(encoded);
console.log('Decoded:', decoded); // 解码回原始数字

2. 替换部分字符：

如果你想避免某些字符，比如字母 O 和数字 0，字母 l 和数字 1，可以简单地在字符集中移除这些字符并替换为其他字符。

// 自定义字符集，替换了可能混淆的字符 '0' -> '@'， '1' -> '#'， 'O' -> '&'
const customBase62Chars = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnpqrstuvwxyz23456789@#&';

// 编码和解码函数与之前相同

注意事项：

• 字符集唯一性：确保字符集中的每个字符都是唯一的，且数量为 62 个。
• 解码和一致性：编码和解码时要使用同一个自定义字符集，否则无法正确解码。
• 性能：打乱顺序和自定义字符集不会影响性能，依然可以保持与标准 Base62 类似的效率。

实际应用场景：

• 增加安全性：通过打乱或替换字符，生成的短链接或标识符更难被预测，从而提高安全性。
• 避免混淆字符：避免使用形状相似的字符，提升用户的可读性和使用体验。
• 品牌定制：可以根据特定品牌要求，使用特定符号或字符来生成符合品牌风格的标识符。

通过打乱或替换 Base62 字符集，你可以根据需求创建一个更加个性化且安全的编码系统。

为什么一定是62位？

Base62 的“62位”来自于其字符集的大小。它使用 62 个不同的字符来编码数据。至于为什么选择 62 个字符，是因为它结合了大写字母、小写字母和数字三种常用字符，具体如下：

• 26 个大写字母：A-Z
• 26 个小写字母：a-z
• 10 个数字：0-9

总计：26 + 26 + 10 = 62 个字符。

选择 Base62 的原因：

1. 紧凑的表示：Base62 比十进制、十六进制更为紧凑。如果使用十进制（0-9）来编码一个数字，编码长度较长。而 Base62 提供了更多字符来表示数据，使得编码后的字符串更短。
2. URL 友好性：Base62 的字符集仅包含字母和数字，不包含特殊字符，因此生成的短链接或标识符更适合用于 URL 或文件路径中。这些字符在大多数系统中都无需转义处理，使用起来很方便。
3. 更大的基数：通过使用 62 个字符，Base62 是一个 62 进制系统。相比于十进制（10 个字符）或十六进制（16 个字符），它可以更高效地表示数字。每增加一位，Base62 比低基数的系统能够表示更多的数值。例如：
   • 十进制每增加一位最多表示 10 个值。
   • 十六进制每位最多表示 16 个值。
   • Base62 每位可以表示 62 个不同的值，极大地提高了编码效率。

为什么不使用其他位数？

• Base64：Base64 是一个常见的编码系统，它包含 64 个字符，包括 + 和 / 两个符号。虽然它可以更高效地表示数据，但由于 + 和 / 是 URL 中的特殊字符，它们在 URL 中使用时通常需要被转义，因此 Base64 并不总是适合用来生成短链接。
• 更高或更低的进制：虽然可以使用更高（如 Base94、Base100）或更低的进制系统来编码数据，但每个系统有其适用场景：
  • 更低进制：如 Base10，编码后的字符串较长，不够紧凑。
  • 更高进制：如 Base94（包含所有键盘可打印字符），虽然可以进一步缩短编码长度，但它包含特殊字符（如 !、@、# 等），不适合用于 URL 等场景。

Base62 的优点：

1. 长度短：相比于其他进制系统，Base62 能更紧凑地表示同样的数据，特别适用于生成短链接或缩短文件名。
2. URL 安全：Base62 的字符集包含的仅是字母和数字，这些都是 URL 和文件路径中的安全字符，不需要进行额外的编码或转义。
3. 编码范围大：Base62 每个字符可以表示 62 种不同的值，编码范围更大，适合需要大量唯一标识符的场景。

为什么不用其他的字符数？

• 如果使用小于 62 的字符数，例如 Base36（只包含数字和大写字母），虽然编码过程简单，但生成的字符串会变长，因为表示相同数字时需要更多位数。
• 如果使用超过 62 的字符数，例如 Base64，尽管编码结果更短，但字符集中的某些符号（如 + 和 /）不适合用于 URL，因此需要转义或替换，使用起来不如 Base62 方便。

总结：

Base62 之所以使用 62 个字符，是因为它平衡了字符集大小和编码效率。在生成短链接、唯一标识符或缩短数据表示时，它比十进制、十六进制等进制系统更加紧凑，同时不会涉及 URL 不友好的特殊字符。这让 Base62 成为许多需要生成短字符串场景（如 URL 短链接）的理想选择。