从位运算看海象运算符

前言

突然发现了Python3.8版本引入的海象运算符，就借着位运算的需求来看看是怎么个用法。

需求

需求是这样的，我有一张表，表中存在很多类东西，每个类都有一个自增编号。为了让自增编号转变为one-hot编码，需要将自增的编号转换为二进制。

当然，确实是可以直接使用Python的二进制转换工具，但那样就完全没意思了不是吗？

先找出需要多少位数

首先，我们需要知道，自增编号的最大值是多少。

既然是表里面存储的，那么这一点就比较好办：

SELECT MAX(id) FROM table_name;

不管你用jdbc也好，ODBC也罢，反正你拿到了这个最大值。于是你开始准备着手计算：

def get_max_length(max_id):
  count = 1
  while max_id := max_id >> 1:
    count += 1
  return count

这就是海象运算符的用法。在判断的时候，先计算海象运算符右侧，然后把结果赋值给左侧，最后判断左值是否满足条件。

使用限制

当然，这并不是Go语言，所以海象运算符并不是哪里都能用。

赋值场景

在赋值过程中，如果搭配括号，那么海象运算符与赋值符号是完全一致的。

a = (a - 30) / 2

这个看着相当简单。而如果我说可以用海象运算符装个莫名其妙的逼呢？

a = (a := (a := a - 30) / 2)

看起来很诡异，但是原理上与传统的赋值符号用法完全一致。毕竟二者都是一个顺序：

先计算右值、再赋给左值。

当然，二者也不是完全不同。海象运算符不可以直接赋值。

传统赋值过程中，如果我们是可以直接指定的：

a = 30

海象运算符不一样，会报错：

a := 30
~~^^~~~

这就是为什么，我们在装逼的时候，最左边的赋值还只能是=符号。

判断场景

海象运算符最大的特点就是，本身返回的是值，所以判断场景才是海象运算符最常用的场景。就比如说，我需要移位，传统过程只能这么做：

a = a >> 1
if a > 0:
  print(a)

因为=没有返回值，只能将右值给到左值。

海象运算符不一样，在将右值给到左值的基础上，还能够把左值返回出去：

if a := a >> 1:
  print(a)

不过需要注意的是，海象运算符的优先级比较低，在真实场景使用的时候需要带上括号：

if a := 30 > 40:
  print(a) # 不输出
print(a)   # 输出False，因为优先级算了30 > 40

转为one-hot编码

当然，由于是one-hot编码，我们并不能直接使用二进制数值，因为这样做无法转为矩阵。

不过好在，我们还有海象运算符，我们可以这么做：

def transfer2b(num):
  # 先把最初的一位数加进去
  onehot = [num & 1]
  # 海象运算符循环处理
  while num := num >> 1:
    # 使用切片的方式增加数据
    onehot[:0] = [num & 1]
    # 由于并非极端场景，所以与`insert`差距不大
    # 下面是`insert`写法：
    # onehot.insert(0, num & 1)
  return onehot

那么我们在使用的时候就会很方便：

print(transfer2b(64)) # 输出：[1, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

一件小事情

最开始的时候，我始终认为$64$是只需要$6$位二进制，后来才想起来，用二进制表示的时候还有一个$0$需要表示。

所以，如果是$64$，其实需要$7$位，因为$6$位只能够表示$0\sim 2^6-1$。数字虽然确实是有$64$个，但由于从$0$开始，所以实际最大也就少了一个。