Python位运算符解说
发布时间：2022-07-05 12:33:42 所属栏目：语言 来源：互联网
导读：Python 位运算按照数据在内存中的二进制位（Bit）进行操作，它一般用于底层开发（算法设计、驱动、图像处理、单片机等），在应用层开发（Web 开发、Linux 运维等）中并不常见。想加快学习进度，或者不关注底层开发的读者可以先跳过本节，以后需要的话再来
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Python 位运算按照数据在内存中的二进制位（Bit）进行操作，它一般用于底层开发（算法设计、驱动、图像处理、单片机等），在应用层开发（Web 开发、Linux 运维等）中并不常见。想加快学习进度，或者不关注底层开发的读者可以先跳过本节，以后需要的话再来学习。 Python 位运算符只能用来操作整数类型，它按照整数在内存中的二进制形式进行计算。Python 支持的位运算符如表 1 所示。 表 1 Python 位运算符一览表位运算符 说明 使用形式 举 例& 按位与 a & b 4 & 5| 按位或 a | b 4 | 5^ 按位异或 a ^ b 4 ^ 5~ 按位取反 ~a ~4<< 按位左移 a << b 4 << 2，表示整数 4 按位左移 2 位>> 按位右移 a >> b 4 >> 2，表示整数 4 按位右移 2 位& 按位与运算符按位与运算符&的运算规则是：只有参与&运算的两个位都为 1 时，结果才为 1，否则为 0。例如1&1为 1，0&0为 0，1&0也为 0，这和逻辑运算符&&非常类似。 表 2 Python & 运算符的规则第一个Bit位 第二个Bit位 结果0 0 00 1 01 0 01 1 1例如，9&5可以转换成如下的运算： 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （9 在内存中的存储）& 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）----------------------------------------------------------------------------------- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0001 （1 在内存中的存储）&运算符会对参与运算的两个整数的所有二进制位进行&运算，9&5的结果为 1。 又如，-9&5可以转换成如下的运算： 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）& 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）----------------------------------------------------------------------------------- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）-9&5的结果是 5。不了解整数在内存中如何存储的读者，请猛击：整数在内存中是如何存储的，为什么它堪称天才般的设计？ 再强调一遍，&运算符操作的是数据在内存中存储的原始二进制位，而不是数据本身的二进制形式；其他位运算符也一样。以-9&5为例，-9 的在内存中的存储和 -9 的二进制形式截然不同： 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）-0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （-9 的二进制形式，前面多余的0可以抹掉） 按位与运算通常用来对某些位清 0，或者保留某些位。例如要把 n 的高 16 位清 0 ，保留低 16 位，可以进行n & 0XFFFF运算（0XFFFF 在内存中的存储形式为 0000 0000 -- 0000 0000 -- 1111 1111 -- 1111 1111）。 使用 Python 代码对上面的分析进行验证：n = 0X8FA6002Dprint("%X" % (9&5) )print("%X" % (-9&5) )print("%X" % (n&0XFFFF) )运行结果：152D| 按位或运算符按位或运算符|的运算规则是：两个二进制位有一个为 1 时，结果就为 1，两个都为 0 时结果才为 0。例如1|1为 1，0|0为0，1|0 为1，这和逻辑运算中的||非常类似。 表 3 Python | 运算符的规则第一个Bit位 第二个Bit位 结果0 0 00 1 11 0 11 1 1例如，9 | 5可以转换成如下的运算： 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （9 在内存中的存储）| 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）----------------------------------------------------------------------------------- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1101 （13 在内存中的存储）9 | 5的结果为 13。 又如，-9 | 5可以转换成如下的运算： 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）| 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）----------------------------------------------------------------------------------- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）-9 | 5的结果是 -9。 按位或运算可以用来将某些位置 1，或者保留某些位。例如要把 n 的高 16 位置 1，保留低 16 位，可以进行n | 0XFFFF0000运算（0XFFFF0000 在内存中的存储形式为 1111 1111 -- 1111 1111 -- 0000 0000 -- 0000 0000）。 使用 Python 代码对上面的分析进行验证：n = 0X2Dprint("%X" % (9|5) )print("%X" % (-9|5) )print("%X" % (n|0XFFFF0000) )运行结果：D-9FFFF002D^按位异或运算符按位异或运算^的运算规则是：参与运算的两个二进制位不同时，结果为 1，相同时结果为 0。例如0^1为 1，0^0为 0，1^1为 0。 表 4 Python ^ 运算符的规则第一个Bit位 第二个Bit位 结果0 0 00 1 11 0 11 1 0例如，9 ^ 5可以转换成如下的运算： 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （9 在内存中的存储）^ 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）----------------------------------------------------------------------------------- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1100 （12 在内存中的存储）9 ^ 5的结果为 12。 又如，-9 ^ 5可以转换成如下的运算： 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）^ 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）----------------------------------------------------------------------------------- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0010 （-14 在内存中的存储）-9 ^ 5的结果是 -14。 按位异或运算可以用来将某些二进制位反转。例如要把 n 的高 16 位反转，保留低 16 位，可以进行n ^ 0XFFFF0000运算（0XFFFF0000 在内存中的存储形式为 1111 1111 -- 1111 1111 -- 0000 0000 -- 0000 0000）。 使用 Python 代码对上面的分析进行验证：n = 0X0A07002Dprint("%X" % (9^5) )print("%X" % (-9^5) )print("%X" % (n^0XFFFF0000) )运行结果：C-EF5F8002D~按位取反运算符按位取反运算符~为单目运算符（只有一个操作数），右结合性，作用是对参与运算的二进制位取反。例如~1为0，~0为1，这和逻辑运算中的!非常类似。 例如，~9可以转换为如下的运算：~ 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （9 在内存中的存储）----------------------------------------------------------------------------------- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0110 （-10 在内存中的存储）所以~9的结果为 -10。 例如，~-9可以转换为如下的运算：~ 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）----------------------------------------------------------------------------------- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1000 （8 在内存中的存储）所以~-9的结果为 8。 使用 Python 代码对上面的分析进行验证：print("%X" % (~9) )print("%X" % (~-9) )运行结果：-A8<<左移运算符Python 左移运算符<<用来把操作数的各个二进制位全部左移若干位，高位丢弃，低位补 0。 例如，9<<3可以转换为如下的运算：<< 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （9 在内存中的存储）----------------------------------------------------------------------------------- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0100 1000 （72 在内存中的存储）所以9<<3的结果为 72。 又如，(-9)<<3可以转换为如下的运算：<< 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）----------------------------------------------------------------------------------- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1011 1000 （-72 在内存中的存储）所以(-9)<<3的结果为 -72 如果数据较小，被丢弃的高位不包含 1，那么左移 n 位相当于乘以 2 的 n 次方。 使用 Python 代码对上面的分析进行验证：print("%X" % (9<<3) )print("%X" % ((-9)<<3) )运行结果：48-48>>右移运算符Python 右移运算符>>用来把操作数的各个二进制位全部右移若干位，低位丢弃，高位补 0 或 1。如果数据的最高位是 0，那么就补 0；如果最高位是 1，那么就补 1。 例如，9>>3可以转换为如下的运算：>> 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （9 在内存中的存储）----------------------------------------------------------------------------------- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0001 （1 在内存中的存储）所以9>>3的结果为 1。 又如，(-9)>>3可以转换为如下的运算：>> 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）----------------------------------------------------------------------------------- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1110 （-2 在内存中的存储）所以(-9)>>3的结果为 -2 如果被丢弃的低位不包含 1，那么右移 n 位相当于除以 2 的 n 次方（但被移除的位中经常会包含 1）。 使用 Python 代码对上面的分析进行验证：print("%X" % (9>>3) )print("%X" % ((-9)>>3) )运行结果：1-2 （编辑：丽水站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
