Encoding

エンコーディング（符号化(ふごうか) ）は、データを特定(とくてい) の形式(けいしき) に変換(へんかん) するプロセスで、データの転送(てんそう) 、保存(ほぞん) 、表示(ひょうじ) に使用(しよう) されます。

Base エンコーディング概要

エンコード	文字数	1文字あたりのbits	典型的な文字構成	エンコード長の推定式	備考
Base16	16	4 bits	0-9, A-F	エンコード長 = dataLen × 2	最も基本的なhex表示、バイナリ表示によく使用
Base32	32	5 bits	A-Z, 2-7	エンコード長 ≈ ceil((dataLen × 8) / 5)	RFC 4648規格、ファイル名やセキュリティコードに使用
Base62	62	約 5.954 bits	0-9, A-Z, a-z	エンコード長 ≈ ceil((dataLen × 8) / log2(62))	標準RFCなし、短縮URL、IDエンコードに使用
Base64	64	6 bits	A-Z, a-z, 0-9, +, /	エンコード長 = ceil((dataLen × 8) / 6)	最も広く使用されるバイナリ→文字列エンコード形式

プロセス	公式	説明	変数説明
Encode	`digit = num % base`	`num` mod `base` の余りを取得、余りがその桁の値	`num`: 入力整数、`base`: 基数（例：62） `digit`: 現在の桁の値（文字テーブルのインデックス）
	`num = num / base`	`num` を `base` で割り、次の桁（上位）を処理準備	`num`: 残りのエンコード対象整数
	文字対応	`digit` を文字テーブルの対応する文字にマッピング	`digit` で文字テーブルから文字を取得
	結果の組み立て	取得した文字を順に結果文字列に追加	余りは下位から生成されるため、最後に文字列を反転
Decode	`num = num * base + val`	各桁の文字を数値に戻し、baseN の多桁数を復元	`num`: 組み立て中の整数累積 `val`: 文字テーブルでの文字のインデックス値
	文字検索	文字テーブルでの文字の位置を `val` として取得	文字テーブルに基づいて値を決定
	ループ累積	最上位から最下位へ順に値を累積	エンコード文字列全体をループ

進数	英語名	基数	使用文字	C/Go/Java 形式	Python f-string	C# ToString
2進数	Binary	2	0, 1	`%b` (Go), 標準なし	`{:b}`	`Convert.ToString(n,2)`
8進数	Octal	8	0-7	`%o`	`{:o}`	`Convert.ToString(n,8)`
10進数	Decimal	10	0-9	`%d`	`{:d}` または `{}`	`{:d}` またはデフォルト
16進数	Hexadecimal	16	0-9, A-F	`%x` (小文字), `%X` (大文字)	`{:x}` (小文字), `{:X}` (大文字)	`{:x}` (小文字), `{:X}` (大文字)

進数	一般的なプレフィックス	例	説明
2進数	`0b`, `0B`	`0b1010`, `0B1010`	10進数の10を表す
8進数	`0o`, `0` (旧式)	`0o12`, `012`	10進数の10を表す
10進数	なし	`10`	デフォルト形式
16進数	`0x`, `0X`	`0xA`, `0XA`	10進数の10を表す

機能	C/Go/Java	Python	説明
ゼロ埋め	`%08x`	`{:08x}`	指定幅までゼロ埋め
プレフィックス	手動	`{:#x}`	自動で0xを追加
符号表示	`%+d`	`{:+d}`	正負の符号を表示
左揃え	`%-8d`	`{:<8d}`	左揃えで埋める
スペース埋め	`% d`	`{: d}`	数値の前にスペース

進数	出力結果	プレフィックス付き	8桁ゼロ埋め
2進数	`11111111`	`0b11111111`	`00011111111`
8進数	`377`	`0o377`	`00000377`
10進数	`255`	`255`	`00000255`
16進数	`ff`	`0xff`	`000000ff`

誕生日(たんじょうび) パラドックスによると、約(やく) √N 個(こ) のランダム値(ち) を生成(せいせい) すると、50%の確率(かくりつ) で衝突(しょうとつ) が発生(はっせい) します。

桁数	可能な数	50%衝突閾値	使用シーン
4桁	65,536	256	UUID部分、小規模Hash
6桁	16,777,216	4,096	中規模アプリ、カラーコード拡張
8桁	4,294,967,296	65,536	CRC32、大規模アプリ

桁数	可能な数	50%衝突閾値	使用シーン
5桁	33,554,432	5,793	秘密鍵、Token、認証コード
6桁	1,073,741,824	32,768	大規模システム、Session ID
8桁	1,099,511,627,776	1,048,576	超大規模システム、分散ID

桁数	可能な数	50%衝突閾値	使用シーン
3桁	238,328	488	小規模アプリ、内部ツール
4桁	14,776,336	3,844	中規模アプリ、部門システム
5桁	916,132,832	30,268	大規模アプリ、紹介コード
6桁	56,800,235,584	238,340	エンタープライズ、短縮URLサービス
7桁	3,521,614,606,208	1,877,509	超大規模、グローバルサービス
8桁	218,340,105,584,896	14,760,556	グローバル級、YouTube風

桁数	可能な数	50%衝突閾値	使用シーン
4桁	16,777,216	4,096	中規模アプリ、API Key
5桁	1,073,741,824	32,768	大規模アプリ、ファイルHash
6桁	68,719,476,736	262,144	エンタープライズ、データベースID
8桁	281,474,976,710,656	16,777,216	グローバル級、UUID代替

すべてのcodesをキャッシュする場合(ばあい) のメモリ使用量(しようりょう) 推定(すいてい) ：

Code数量	メモリ使用量	リスクレベル	推奨戦略
10万	~10MB	🟢 安全	メモリキャッシュ
100万	~100MB	🟡 注意	メモリ + 有効期限
1000万	~1GB	🔴 危険	Redisキャッシュ
1億+	~10GB+	❌ 不可	Bloom Filter

SHA-256の32 bytes を各(かく) エンコードした後(あと) の長(なが) さ比較(ひかく) ：

進数	1文字のbits	長さ計算式	SHA-256出力	一般的な用途
Base8	3 bits	`ceil(N * 8 / 3)`	≈ 86 文字	まれ、UNIXファイル権限（`0755`など）
Base16	4 bits	`N * 2`	64 文字	Hash表示（SHA256、MD5）、UUID
Base32	5 bits	`ceil(N * 8 / 5)`	52 文字	QRコード、一部のtoken（RFC 4648）
Base58	≈ 5.857 bits	`ceil(N * 8 / log₂(58)) ≈ N * 1.37`	≈ 44 文字	Bitcoinアドレス、紛らわしい文字を除外
Base62	≈ 5.954 bits	`≈ N * 1.34`	≈ 43 文字	短縮URL、Slug、カスタムID
Base64	6 bits	`ceil(N * 8 / 6)` → `=`で4の倍数に	44 文字	Token、画像アップロード、HTTP転送
Base64URL	6 bits	同上、ただし`=`パディングなし	43 文字	JWT、URL安全エンコード

エンコード	出力文字列長	固定長かどうか	特殊文字
Base8	≈ 86	バイト数による	0~7のみ
Base16	64	固定	0-9, a-f
Base32	52	固定（パディングあり）	大文字英数 + `=`
Base58	≈ 44	可変	0OIlなど紛らわしい文字を除外
Base62	≈ 43	可変	数字 + 大小文字
Base64	44	固定（`=`付き）	`+`, `/`, `=`
Base64URL	43	固定（`=`なし）	`-`, `_`