python的位运算

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:
        # nums.sort()
        # i = 0
        # if len(nums) == 1:
        #     return nums[i]
        # while True:
        #     if nums[i] == nums[i+1]:
        #         i = i + 2
        #         if i == len(nums) - 1:
        #             return nums[i]
        #     else:
        #         return nums[i]
        return reduce(lambda x, y : x^y, nums) # reduce(fuc, num) 

这里将nums序列的值执行累积异或操作,即先将0,1号元素异或,然后将结果与第2号元素继续执行异或,以此类推。但由于交换律,而且异或本身的值为0,异或0的值为本身,所以2n+1个数中,2n个数异或的值为0(可以看做n个同值的元素执行异或,其实都为0),只剩下一个唯一的数,所以直接返回异或的结果就行了。很巧妙。

  • 一个数的二进制表示可以看作是一个集合(0 表示不在集合中,1 表示在集合中)。比如集合 {1, 3, 4, 8},可以表示成 01 00 01 10 10 (比如第1、3、4、8位置为1,那么就代表集合中有这四个数)而对应的位运算也就可以看作是对集合进行的操作。

a | (1<<i) -> 把 i 插入到集合中
a & ~(1<<i) -> 把 i 从集合中删除
a & (1<<i) -> 判断 i 是否属于该集合(零不属于,非零属于)

位运算能简化一些处理,从数值本身找规律解决问题,值得学习。

### Python位运算与十六进制的操作 #### 位运算概述 Python 支持多种位运算符,包括按位与 (`&`)、按位或 (`|`)、按位非 (`~`) 和按位异或 (`^`)[^1]。 #### 十六进制转换 字符可以使用 `ord()` 函数获得其对应的 Unicode 编码值,再利用 `hex()` 函数将其转换为十六进制字符串。例如,字符 'a' 可以被转换成十六进制表示 0x61[^2]。 对于整数到十六进制的转换,可以直接调用 `hex()` 函数;而对于二进制串,则先要解析回整数值之后才能进一步处理[^4]。 #### 负数的二进制表示 当涉及到负数时,在 Python 中使用 `bin()` 函数会得到带有符号前缀的结果。为了正确显示无符号形式下的补码表达,通常需要应用掩码(masking)技术来截取特定宽度内的有效比特位[^3]。 下面是一些具体的例子: ```python # 将字符'a'转为十六进制 char_a_hex = hex(ord('a')) print(f"Character 'a' to hexadecimal is {char_a_hex}") # 正常正数的二进制和十六进制展示 num_positive = 15 binary_pos = bin(num_positive) hexadecimal_pos = hex(num_positive) print(f"The number {num_positive} in binary is {binary_pos}, and in hexadecimal is {hexadecimal_pos}") # 处理负数并查看其二进制补码形式 negative_num = -3 masked_negative_bin = bin(negative_num & 0xffffffff) print(f"Negative number {-3}'s unsigned binary representation with masking is {masked_negative_bin}") ``` 上述代码片段展示了如何在 Python 中执行基本的位运算以及不同进制间的相互转换方法。
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