Python heeft de volgende bitwise operatoren, die respectievelijk logische conjunctie, logische disjunctie, exclusieve disjunctie, bitwise inversie, linker bit shift, en rechter bit shift uitvoeren op elk bit van een binaire integer waarde van het type int.
&|^~<<>>
In dit deel leggen wij eerst het volgende uit.
- kruispunt (AND) :
& - loskoppeling (OR) :
| - EXCLUSIEF-OR operatie (XOR) :
^
Vervolgens zullen we het volgende bespreken.
- Bitwise operaties op negatieve gehele getallen
- bit flip ( NOT) :
~ - bitverschuiving :
<<,>>
Voor meer informatie over het schrijven van gehele getallen in binair, octaal en hexadecimaal, en het omzetten van binaire, octale en hexadecimale getallen en tekenreeksen met behulp van de volgende functies, zie het volgende artikel.
bin()oct()hex()format()
- Verwante Artikelen:Converteer binaire, octale en hexadecimale getallen en reeksen naar en van elkaar in Python
Raadpleeg ook het volgende artikel voor logische bewerkingen (Booleaanse bewerkingen) op booleaanse waarden (waar, onwaar) in plaats van bitwise bewerkingen. Gebruik en,of in plaats van &,|.
- Verwante Artikelen:Python's logische operatoren en, of, en niet (logische conjunctie, disjunctie, negatie)
kruispunt (AND) : &operator
Dit is een voorbeeld van een logische EN met gebruik van de & operator, met het resultaat geconverteerd naar een string in binaire notatie door bin().
x = 9 # 0b1001 y = 10 # 0b1010 print(x & y) print(bin(x & y)) # 8 # 0b1000
loskoppeling (OR) : |operator
Een voorbeeld van een logisch product (OR) met gebruik van de | operator, met het resultaat omgezet in een string in binaire notatie door bin() en samen uitgevoerd.
print(x | y) print(bin(x | y)) # 11 # 0b1011
EXCLUSIEF-OR operatie (XOR) : ^operator
Voorbeeld van een logisch product (XOR) met behulp van de ^ operator, gecombineerd met het resultaat van de conversie naar een string in binaire notatie met bin().
print(x ^ y) print(bin(x ^ y)) # 3 # 0b11
De relatie tussen de input en output voor elk bit van logische AND, OR, en XOR is weergegeven in de onderstaande tabel.
| Ingang 1 | Ingang 2 | kruispunt (AND) | loskoppeling (OR) | EXCLUSIEF-OR operatie (XOR) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Bitwise operaties op negatieve gehele getallen
Wanneer een bitwise operatie wordt uitgevoerd op een negatief geheel getal, wordt de waarde verwerkt alsof deze is uitgedrukt in two's complement vorm.
Merk echter op dat als je een negatief geheel getal converteert naar een binaire string met bin() of format(), de absolute waarde een minteken zal hebben in plaats van een two's complement formaat.
Indien u een string wilt verkrijgen met een two's complement voorstelling, neem dan AND met het maximum aantal bit cijfers dat vereist is, zoals hieronder getoond.
- Voor 4-bit
0b1111(=0xf) - Voor 8-bit
0xff - Voor 16-bit
0xffff
Je kunt een string krijgen met een two's complement representatie (elk bit is geïnverteerd en 1 is toegevoegd).
x = -9 print(x) print(bin(x)) # -9 # -0b1001 print(bin(x & 0xff)) print(format(x & 0xffff, 'x')) # 0b11110111 # fff7
- Verwante Artikelen:Converteer binaire, octale en hexadecimale getallen en reeksen naar en van elkaar in Python
bit flip : ~operator
~exemplaar van bit flipping met operatoren.
Bij bitwise inversie wordt niet gewoon de waarde van elk bit geïnverteerd. De returnwaarde bij gebruik van deze operator is als volgt.~x=-(x+1)
-(x+1)Deze waarde is gelijk aan het beschouwen van de ingangswaarde x als een tweevoudige vorm en het inverteren van alle bits.
Zoals hierboven vermeld, in Python, wanneer een negatief geheel getal geconverteerd wordt naar een binaire string met bin(), format(), enz., is het niet in two's complement vorm, maar in absolute waarde met een minteken. Daarom zal het direct omzetten van ~x naar een string niet resulteren in een string met de bits van de oorspronkelijke waarde geïnverteerd.
x = 9 # 0b1001 print(~x) print(bin(~x)) # -10 # -0b1010
Wanneer we de AND-bewerking uitvoeren en omzetten in een string van two's complement voorstelling, kunnen we zien dat de bits van de oorspronkelijke waarde geïnverteerd zijn.
Om bijvoorbeeld een bit string te verkrijgen die een geïnverteerde 4-cijferige bit string is (tekenbit weggelaten), gebruik je format() om de nullen voor de ANDed waarde als volgt in te vullen'04b'
print(bin(~x & 0xff)) print(format(~x & 0b1111, '04b')) # 0b11110110 # 0110
bitverschuiving : << , >>
Voorbeelden van bitshift naar links en bitshift naar rechts met behulp van bit-shift operatoren.
x = 9 # 0b1001 print(x << 1) print(bin(x << 1)) # 18 # 0b10010 print(x >> 1) print(bin(x >> 1)) # 4 # 0b100
Voor negatieve waarden wordt het tekenbit verlengd en verschoven, en blijft het teken positief-negatief hetzelfde. Een negatieve waarde is een beeld van een rij van 1-en helemaal naar links.
x = -9 print(bin(x)) print(bin(x & 0xff)) # -0b1001 # 0b11110111 print(x << 1) print(bin(x << 1)) print(bin((x << 1) & 0xff)) # -18 # -0b10010 # 0b11101110 print(x >> 1) print(bin(x >> 1)) print(bin((x >> 1) & 0xff)) # -5 # -0b101 # 0b11111011
Het is beter om te denken in termen van reeksen van two's complement uitdrukkingen, omdat denken in termen van getallen niet duidelijk is.