Python 位運算符與位運算

總結(jié):

  1. 位運算符 是 直接對整數(shù)在內(nèi)存中的二進制位進行操作花沉;

Python運算符優(yōu)先級:

以下表格列出了從最高到最低優(yōu)先級的所有運算符:

運算符 描述
** 指數(shù) (最高優(yōu)先級)
~ + - 按位翻轉(zhuǎn), 一元加號和減號 (最后兩個的方法名為 +@ 和 -@)
* / % // 乘背率,除恋拍,取模和取整除
+ - 加法減法
>> << 右移椒舵,左移運算符
& 位 'AND'
^ l 位運算符
<= < > >= 比較運算符
<> == != 等于運算符
= %= /= //= -= += = *= 賦值運算符
is is not 身份運算符
in not in 成員運算符
not or and 邏輯運算符

Python算術(shù)運算符:

以下假設(shè)變量 a為10春畔,變量b為21:

運算符 描述 實例
+ 加 - 兩個對象相加 a + b 輸出結(jié)果 31
- 減 - 得到負數(shù)或是一個數(shù)減去另一個數(shù) a - b 輸出結(jié)果 -11
* 乘 - 兩個數(shù)相乘或是返回一個被重復(fù)若干次字串 a * b 輸出結(jié)果 210
/ 除 - x 除以 y b / a 輸出結(jié)果 2.1
% 取模 - 返回除法的余數(shù) b % a 輸出結(jié)果 1
** 冪 - 返回x的y次冪 a**b 為10的21次方
// 取整除 - 返回商的整數(shù)部分 9//2 輸出結(jié)果 4 , 9.0//2.0 輸出結(jié)果 4.0

一狈邑、概述

程序中的所有數(shù)在計算機內(nèi)存中都是以二進制的形式儲存的蹂匹。除了常見的算術(shù)運算符+-*/%碘菜,還有位運算&|^~>><<,就是直接對整數(shù)在內(nèi)存中的二進制位進行操作限寞。接下來以C語言為例介紹忍啸,其它語言大同小異。

Python中的6種位運算符

在Python中履植,按位運算符有左移運算符(<<)计雌、右移運算符(>>)、按位與運算(&)玫霎、按位或運算(|)凿滤、按位取反運算(~)妈橄、異或運算符,其中按位取反運算符為單目運算符 翁脆。

運算符 描述 實例
& 按位與運算符:參與運算的兩個值,如果兩個相應(yīng)位都為1,則該位的結(jié)果為1,否則為0 (a & b) 輸出結(jié)果 12 眷蚓,二進制解釋:0000 1100
| 按位或運算符:只要對應(yīng)的二個二進位有一個為1時,結(jié)果位就為1鹃祖。 (a | b) 輸出結(jié)果 61 溪椎,二進制解釋:0011 1101
^ 按位異或運算符:當兩對應(yīng)的二進位相異時普舆,結(jié)果為1 (a ^ b) 輸出結(jié)果 49 恬口,二進制解釋:0011 0001
~ 按位取反運算符:對數(shù)據(jù)的每個二進制位取反,即把1變?yōu)?,把0變?yōu)? (~a ) 輸出結(jié)果 -61 ,二進制解釋:1100 0011
<< 左移動運算符:運算數(shù)的各二進位全部左移若干位沼侣,由"<<"右邊的數(shù)指定移動的位數(shù)祖能,高位丟棄,低位補0蛾洛。 a << 2 輸出結(jié)果 240 养铸,二進制解釋:1111 0000
>> 右移動運算符:把">>"左邊的運算數(shù)的各二進位全部右移若干位,">>"右邊的數(shù)指定移動的位數(shù) a >> 2 輸出結(jié)果 15 轧膘,二進制解釋:0000 1111

二钞螟、運算符操作

1. 按位與(&) ( bitwise and of x and y )

又叫 and 運算,用符號 & 表示谎碍,計算方式如下:

`1&1=1` , `0&1=0` , `0&0=0

& 舉例:5&3 = 1 解釋:101 11 相同位僅為個位1 鳞滨,故結(jié)果為 1
0 1 1 ---> 3
1 0 1 ---> 5
0 0 1 ---> 1

2. 按位或 (|) ( bitwise or of x and y )

又叫 or 運算,用符號 | 表示蟆淀,運算方式: 記為: 一真為真拯啦,同假為假
1|1=1 , 1|0=1 , 0|0=0

| 舉例:5|3 = 7 解釋:101 11 出現(xiàn)1的位是 1 1 1,故結(jié)果為 111

0 1 1   ---> 3
1 0 1   ---> 5
 --------
1 1 1   ---> 7
3. 按位異或(^)( bitwise exclusive or of x and y )

又叫 xor 運算熔任,用符號 ^ 表示褒链,注意這里不是數(shù)學(xué)表達里面的次方的意思,運算方式: 記為: 同為假疑苔,異為真
1^1=0 , 1^0=1 , 0^0=0

^ 舉例:5^3 = 6 解釋:101 11 對位相加(不進位)是 1 1 0甫匹,故結(jié)果為 110

0 1 1    ---> 3
1 0 1    ---> 5
---------
1 1 0    ---> 6
4. 按位反轉(zhuǎn) (the bits of x inverted )

~ 舉例:~5 = -6 解釋:將二進制數(shù)+1之后乘以-1,即~x = -(x+1)惦费,-(101 + 1) = -110

按位反轉(zhuǎn)僅能用在數(shù)字前面兵迅。所以寫成 3+~5 可以得到結(jié)果-3,寫成3~5就出錯了

5. 按位左移 ( x shifted left by n bits )

<< 舉例: 5<<2 = 20 解釋:101 向左移動2位得到 10100 趁餐,即右面多出2位用0補

6. 按位右移 ( x shifted right by n bits )

>> 舉例:5>>2 = 1 解釋:101 向右移動2位得到 1喷兼,即去掉右面的2位

簡單應(yīng)用
1、交換變量值

異或運算有如下特性:

a^b^a=b , a^b^b=a

因此可以用于程序中的變量值交換后雷,C語言中季惯,我們可能經(jīng)常這樣交換變量值:

`#include  <stdio.h>` 
`int main()`
`{`
`int a =  3, b =  5;`
`int temp;  /*定義一個臨時變量用于交換方便*/`
`temp = a;`
`a = b;`
`b = temp;`
`printf("a = %d, b = %d", a, b);  /*輸出結(jié)果為:a = 5, b = 3 實現(xiàn)了變量值的交換*/`
10.  `}`

但是以后我們可以這樣實現(xiàn):

#include  <stdio.h>`
int main()`
{`
int a =  3, b =  5;`
a ^= b;  /*等同于:a = a ^ b 之后會講*/`
b = a ^ b;  /*這時 a ^ b 等于 原來 a 的值*/`
a ^= b;  /*a = a ^ b*/`
`printf("a = %d, b = %d", a, b);`
9.  `}

a, b 為負數(shù)時同樣適用吠各,但位運算只適用于整型,浮點數(shù)不可用

2勉抓、簡單加密
例如贾漏,你想傳輸一條信息給Ta,信息為: `5201314` 藕筋,密碼為: `1998` 纵散,使用如下代碼加密:
5201314  ^  1998`

結(jié)果為 `5200492`,想要查看原信息隐圾,使用密碼查看:

5200492  ^  1998`

這樣就生成了原數(shù)字: `5201314`.
三伍掀、復(fù)合賦值符

算術(shù)運算中有復(fù)合賦值符: +=-+*=/=%=,位運算也有對應(yīng)的復(fù)合賦值: &=|=^=>>=<<=(注意沒有 ~= )暇藏,運算一樣:

a&=b 等價于 a=a&b

以此類推蜜笤。

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