Python 位运算的操作

最新推荐文章于 2024-08-07 14:30:17 发布
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#二进制 #python

本文详细介绍了二进制的左移、右移操作，以及与、或、异或和取反四种基本运算。通过实例解析了每种运算的原理和应用，帮助理解二进制在计算机中的重要性。

左移

左移操作用符号<<表示，将对应的二进制数向左移动n位

比如变量a=10，向左移动两位之后得出的结果是20

十进制数10对应的二进制数是0000 1010，那0000 1010左移两位后是0010 1000，而0010 1000对应的十进制数则是40

右移

右移操作用符号>>表示，将对应的二进制数向右移动n位

比如变量b=1234，向右移动两位后得出308

十进制数1234对应的二进制数是0100 1101 0010

右移两位之后，最后两位10就没有了，得出0001 0011 0100，对应的十进制数是308

与运算 

与运算用符号&表示，如果&号左右的数代表的二进制数相同位都是1，则得出的新二进制位也为1，否则为0

十进制数100的二进制数是0110 0100

十进制数50的二进制数是0011 0010

笔算式子如下（电脑鼠标写的，太丑了别介意哈）： 

所以得出的新二进制数是0010 0000，对应的十进制数是32

或运算

或运算用符号|表示，如果|号左右的数代表的二进制数相同位有1的位，则得出的新二进制位也为1

十进制数222的二进制数是0000 1101 1110

十进制数333的二进制数是0001 0100 1101

笔算式子如下：

所以十进制数222和333进行或运算，得出的数的二进制为0001 1101 1111，也就是479

取反

取反运算符是~，后面带一个数字，为1的二进制位得出的为0，为0的得出1

十进制数30取反后得到-31

异或

异或用^表示，二进制位相同位0，相异为1

十进制数1234的二进制为0000 0100 1101 0010

十进制数4321的二进制为0001 0000 1110 0001

1234^4321得出5171

十进制数5171的二进制为0001 0100 0011 0011

笔算式子如下：

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Python：二进制移位算法实现及完整源码
学习使你进步。
05-05 477
加密函数将数字的二进制表示向左移动指定的位数，并对256取模以保证结果不超出8位二进制数的范围。解密函数则将加密后的数字的二进制表示向右移动相同的位数，并对256取模得到原始数字。同时，需要注意的是，在进行二进制移位操作时，需要保证操作数是整数，并且移动的位数不能超过其二进制表示的位数。在Python中，二进制移位操作是一种常用的操作。它可以将数字的二进制表示向左或向右移动若干位数，从而改变其值。从输出结果可以看出，我们成功地使用二进制移位操作实现了一个简单的加密算法。
【python】Python位运算算法详细解析与应用实战
景天科技苑
08-07 1451
在Python中，位运算是一种对二进制数进行操作的运算方式，它们直接对二进制位进行操作，而不考虑这些位所表示的实际值。位运算因其高效性、节省空间以及逻辑清晰的特点，在网络编程、密码学、图形处理等领域有着广泛的应用。本文将详细介绍Python中的位运算符，包括按位与(&)、按位或(|)、按位异或(^)、取反(~)、左移位()和无符号右移位(>>>，但注意Python中没有无符号右移运算符)，并通过实际案例来展示它们的用法。
Python位运算符详解
qq_34274756的博客
06-21 2052
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。
【100+ python基础入门-10】位运算符
weixin_48728769的博客
11-29 1473
运算这个概念大家可能比较陌生，一般的数学运算中是看不到类似的概念的，所以本课内容有些抽象，但是位运算在python应用层开发中运用的不多，一般与底层开发关系比较密切。所谓位运算指的是计算机按照数据在内存中的二进制位进行的运算操作。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。本章内容看不懂的可以直接跳过。
Python-位操作( &、 | 、^、~ 、>>、 <<)
dbsxhsb5899的博客
03-14 1395
用于提高运算速度，规避算术运算符。 在位操作运算中，不应该试图考虑先得到一个数的二进制码，而应该将这个数看作是一个二进制码，二进制补码与整数之间是一一对应的。诚然 Python语言中有内置函数 bin将一个整数转换为二进制，Python中使用该函数转换为负数并不是其补码。因此不能先得到该数的二进制码。同时绞尽脑汁得到一个数的二进制补码是没有必要的。 &：按位与操作，只有 1...
【Python】——位运算（详解）
2301_80269840的博客
04-03 6099
在计算机科学中，二进制数是最基本的数据类型之一，位运算符是一类用于操作二进制数位的运算符（就像是+ - * /），它们直接对二进制数的位进行操作。效率高: 位运算是在底层直接对二进制数进行操作，因此通常比使用算术运算符更快速和高效。这对于一些性能要求较高的场景，比如网络编程、密码学等领域尤为重要。节省空间: 由于位运算直接操作的是二进制位，所以在存储空间上比起使用普通的算术运算符更加节省。这在需要大量数据存储或者传输的情况下尤为重要，比如在编码压缩、图形处理等领域。逻辑清晰。
Python 刷题笔记：位运算专题一
12-20
在Python编程语言中，位运算符是用于对整数类型（如int）的二进制表示进行操作的特殊运算符。这些运算符直接作用于数字的二进制位，而不是它们的十进制或其它进制值。在深入位运算之前，我们需要先理解计算机中的二...
Python常见数字运算操作实例小结
09-19
在Python中，进行数字运算操作非常直观，支持基本的四则运算、整除、取余、开平方等。下面我们将详细讨论这些运算操作。 1. 四则运算： Python中的加法（+）、减法（-）、乘法（*）和除法（/）遵循与其他大多数...
简单了解python的一些位运算技巧
09-19
位运算是一种高效且快速的处理方式，它直接对二进制位进行操作。在很多情况下，尤其是在处理大量数据时，位运算能够提供显著的性能提升。本文将深入探讨Python中的位运算技巧，并通过具体的例子来展示它们的应用场景...
Python list运算操作代码实例解析
12-23
这篇文章主要介绍了Python list运算操作代码实例解析,文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下 　在操作list的时候，经常用到对列表的操作运算，比如说，...
Python 位运算
yake1965
08-08 1854
Python 异或
python位操作学习笔记
This is MyC
06-14 2373
bit 进制转换 | bin()能够将整型输入转换为二进制数，同理，八进制和十六进制转换分别为：oct(),hex(). print bin(2) #=> 0b10 print oct(7) #=> 07 print hex(15) #=> 0xf 非整型转换为整型 | int()函数可以将非整型数据转换为整型数据，如int("42") #=>42,int()其实包含了两个参数。int('110
python位操作
py_tester的博客
03-08 8199
1.按位左移、右移操作 2.按位与&amp; 先转化为2进制，然后按位从右向左都为1时取1，反之取0 bin(2)==’0b10’ bin(3)==’0b11’ 2&amp;3==0b10&amp;0b11==’0b10’==2 注意：&amp;用于整数表示按位与，还可以应用于集合表示集合交集，不能用于字符串如’0b10’&amp;’0b11’会报错 3.按位与| 先转...
python的位运算
m0_47105444的博客
03-04 500
位运算包括按位与&、按位或|、按位非~、按位异或^等。 异或操作可以交换两个值，而不需要申请临时变量空间。 a, b = 10, 11 a^=b b^=a a^=b print(a,b,sep='\t') 任何数异或0得到的还是本身，异或本身就是0了，而且异或操作满足交换律。 以136只出现一次的数字为例，充分发挥了异或的作用。 class Solution: def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int: #
python位运算
weixin_30451709的博客
03-05 115
可以直接用电脑自带的计算器将十进制转换为二进制，然后转换为十进制操作　　与运算 & 　　　　与运算就是比较a和b的二进制如果位数都为1则算为1，如果不想同或都为0则算为0。然后再把答案的二进制转为10进制。 　　或运算 | 　　　　或运算正好与与运算相反，如果位数都不为0则算为1，否则算为0。 　　异或操作 　　　　异或操作是位数不想同则算为1，否则算为0。 　...
python位操作_Python-位操作( &、 | 、^、~ 、>>、 <<)
weixin_39862669的博客
12-10 656
用于提高运算速度，规避算术运算符。在位操作运算中，不应该试图考虑先得到一个数的二进制码，而应该将这个数看作是一个二进制码，二进制补码与整数之间是一一对应的。诚然 Python语言中有内置函数 bin将一个整数转换为二进制，Python中使用该函数转换为负数并不是其补码。因此不能先得到该数的二进制码。同时绞尽脑汁得到一个数的二进制补码是没有必要的。&：按位与操作，只有 1 &1 为...
Python语言中的按位运算
weixin_34110749的博客
03-20 468
（转）位操作是程序设计中对位模式或二进制数的一元和二元操作. 在许多古老的微处理器上, 位运算比加减运算略快, 通常位运算比乘除法运算要快很多. 在现代架构中, 情况并非如此:位运算的运算速度通常与加法运算相同(仍然快于乘法运算).    简单来说，按位运算就把数字转换为机器语言——二进制的数字来运算的一种运算形式。在计算机系统中，数值一律用补码来表示(存储)。       Python中的按...
python之位运算
BigBoy_Coder的博客
12-01 355
位运算，计算机内所有的数都以二进制存储，位运算就是对二进制位的操作 位运算符 说明 << 按位左移，左移n位相当于乘以2的n次方 >> 按位右移 ，左移n位相当于除以2的n次方 & 按位与，二进制位数同且为1结果位为1 l 按位或 ，二进制位数或有1结果位为1 ^ 按位异或 ，二进制位数不同结果位为1 ~ 按位取反，二进制位0和1结果位互换 按位左移例子 a=11 b=a<<3
python3解决位移溢出
jiede1的博客
11-19 3593
在观看该文章前，读者先可以看看这篇文章，清晰明了的介绍了位移的操作：https://www.cnblogs.com/yx729315991/p/6387711.html 因为要将js的一个签名算法移植到python上，遇到一些麻烦。 int无限宽度，不会溢出 算法中需要用到了32位int的溢出来参与运算，但是python的int是不会溢出的，达到界限后会自己转为long，所以很麻烦。 #使用-34...
位运算操作python
最新发布
03-30
<think>好的，用户想了解Python中的位运算操作方法，或者解决相关的问题。我需要根据提供的引用内容来构建回答。首先，系统级指令要求行内数学表达式用$...$，独立公式用$$...$$，但这个问题可能更多涉及代码示例而不是数学公式。不过还是要检查是否有需要的地方，比如位移运算可能会涉及二进制转换，可以适当用数学符号表示。 用户引用了两篇资料，一篇是关于Python位运算的概述，另一篇是移位运算的具体应用。需要结合这两个引用，给出全面的回答。回答结构要清晰，分步骤解决问题，确保真实可靠。 首先，我应该解释位运算的基本概念，然后列出Python中的位运算符，每个运算符给出示例。可能需要包括按位与、或、异或、取反、左移、右移等。接着，可以给出一些实际应用场景，比如权限控制、颜色处理、加密算法等，这能帮助用户理解为什么位运算有用。 引用中的移位运算部分提到Python没有无符号右移，但可以通过其他方式实现。这点需要详细说明，可能给出代码示例，比如用位移和掩码结合来模拟无符号右移。 另外，需要注意代码块的格式，使用正确的语法，并确保示例正确。例如，按位取反在Python中可能会得到负数，因为整数是有符号的，需要解释这一点，可能给出如何获取无符号结果的技巧。 用户可能需要具体的教程式步骤，所以分步骤讲解每个操作符的使用，并附上代码和注释。然后，应用示例部分可以展示位运算的实际用途，比如RGB颜色处理，或者位掩码权限系统，这样用户能更好地理解如何应用这些操作。 最后，根据系统指令生成相关问题，可能需要考虑位运算的常见问题，比如性能、优化、应用场景、错误避免等。 现在要检查是否有遗漏的位运算符，确保覆盖所有Python支持的运算符。此外，注意引用标记的正确放置，例如在提到移位运算时引用[^2]，在提到基础规则时引用[^1]。 总结步骤： 1. 介绍位运算基本概念。 2. 列出所有位运算符，每个给出定义、示例代码和输出。 3. 解释移位运算的细节，包括无符号右移的实现方法。 4. 提供实际应用案例，如权限控制或颜色处理。 5. 注意事项，如取反的负数处理。 6. 生成相关问题，如性能优化、常见错误等。 现在需要确保每个部分都有引用支持，并且内容准确。例如，引用[1]提到原反补码和Python的按位运算规则，引用[2]详细讲解移位运算，特别是无符号右移的模拟方法。在回答中，当提到移位运算时，要添加引用标识[^2]，而基础运算符部分则引用[^1]。 可能的问题点：按位取反在Python中的行为与其他语言不同，需要强调差异。例如，~x的结果是 -x-1，这对于处理无符号数可能需要掩码操作，比如与0xFFFFFFFF相与，这在引用中可能没有提到，但属于常见技巧，可以补充。 应用示例部分，例如处理RGB颜色，可以展示如何用位运算提取红、绿、蓝分量。权限系统的例子则用位掩码检查权限是否存在。 最后，生成的相关问题需要围绕位运算的应用、优化、常见错误和原理展开，确保问题有针对性，帮助用户深入学习。</think># Python位运算操作方法与实例教程 ## 一、位运算基础概念 位运算直接操作整数的二进制位，常用于底层开发、数据压缩和算法优化等领域。Python支持6种基本位运算符，遵循二进制补码存储规则。 ## 二、Python位运算符详解 ```python a = 0b1010 # 10 b = 0b1100 # 12 ``` ### 1. 按位与(&) 对应位**同时为1**时结果为1 `print(bin(a & b)) # 输出0b1000` 数学表达：$a \& b = \sum_{i=0}^{n}(a_i \land b_i) \cdot 2^i$ ### 2. 按位或(|) 对应位**任意为1**时结果为1 `print(bin(a | b)) # 输出0b1110` ### 3. 按位异或(^) 对应位**不同时为1**时结果为1 `print(bin(a ^ b)) # 输出0b0110` 特性：$x \oplus x = 0$，常用于交换变量值 ### 4. 按位取反(~) 所有位取反（含符号位） `print(~a) # 输出-11` 注意：结果等效于$-x-1$，即$\sim x = -x-1$ ### 5. 左移(<<) 二进制位向左移动，低位补0 `print(bin(a << 2)) # 0b101000` 数学意义：$x << n = x \times 2^n$ ### 6. 右移(>>) 二进制位向右移动，**保留符号位** `print(bin(-12 >> 2)) # -0b1100 → -0b11` 无符号右移实现： ```python def unsigned_right_shift(num, n): return (num % 0x100000000) >> n ``` ## 三、应用场景示例 ### 1. RGB颜色处理 ```python # 从32位整数提取RGB分量 color = 0xFFA07A red = (color >> 16) & 0xFF # 255 green = (color >> 8) & 0xFF # 160 blue = color & 0xFF # 122 ``` ### 2. 权限控制系统 ```python READ = 0b001 WRITE = 0b010 EXECUTE = 0b100 user_permission = READ | WRITE print(bool(user_permission & EXECUTE)) # 检查执行权限 → False ``` ### 3. 奇偶判断 ```python def is_even(num): return (num & 1) == 0 ``` ## 四、注意事项 1. 负数处理：所有操作基于补码形式 2. 位移边界：左移超过位数时自动扩展 3. 取反陷阱：`~0b1010` → `-0b1011`而非`0b0101` 4. 大数处理：自动支持任意长度整数 ## 五、性能优化技巧 - 位运算比算术运算快约**2-5倍**[^1] - 用`x << 3`代替`x * 8` - 用`x & (x-1)`快速判断2的幂次方 $$ \text{2的幂判断公式：} x > 0 \quad \text{且} \quad (x \& (x-1)) == 0 $$
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