Python 位操作符（Bitwise）
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2020-12-12 14:06
按位运算符用于对二进制模式（1和0）执行操作。当您在屏幕上执行2 + 3的整数运算时，计算机将以二进制形式读取它-2表示为10，而3表示为11以二进制格式。因此，您的计算将看起来像10 + 11 = 101
按位运算符乍一看可能令人生畏，因为它们将所有内容都转换为位，并且我们不习惯于1和0。但是，一旦您了解了它们，就可以很容易地对其进行操作。接下来，让我们看一个例子
3 x 2 = 6如果您以二进制格式执行相同的操作
011 x 10 = 110
如果您注意到，当我们将某物乘以2时，我们只需要向左移动一个。因此，011将变为110。
同样，0010将变为0100。现在您知道了，您能看到乘以2有多么容易吗？如果我们除以2，会有任何猜测吗？好吧，你猜对了，而不是左移，我们将有右移。因此，使对位进行这些操作的运算符称为按位运算符。随后，我们将在本教程的后半部分详细了解这些左移和右移。
在继续进行之前，让我们找出为什么按位运算符必不可少的原因。此外，我们还将理解为什么我们需要学习它们。
现在，您会想知道是否需要进行按位运算。到目前为止，算术运算运行良好。促使您使用按位运算符的一些原因是：
执行速度：到目前为止，我们已经知道，计算机（准确地说是编译器）会将所有内容更改为1和0。那么，为什么不减轻系统负担呢？由于我们现在拥有高级处理器，因此您将不会在常规操作中看到这种差异。但是，如果您正在处理嵌入式系统程序，这将变得很重要。
操作位：很多时候，在嵌入式系统上工作时，您需要操作某些位。
例如，在序列111011中，如果您想知道具有0的位，则可以使用按位运算符（我们将在稍后介绍如何实现）进行操作。
错误检查：在错误检查中广泛使用按位运算符。如果将某些位发送到另一台服务器上的另一台计算机，则容易出错。随后，您可以使用按位运算符识别它们。这对于嵌入式系统很重要，而python是最重要的选择之一。
到现在为止，您已经对我们为什么需要按位运算符有了很好的了解。随后，让我们继续逐位运算符的类型。
Python提供了一些有用的运算符来执行按位运算。随后，让我们详细了解这些。
＆（AND）运算符用于执行两位之间的AND。此外，AND的简单规则是，如果所考虑的两个位均为1，则答案为1，否则为0。
1＆1 = 1
1＆0 = 0
0＆0 = 0
0＆1 = 0
现在，您可以尝试11和01吗？希望您得到的答案是01。
此外，我们在前面讨论了如何查找哪个位的值为0。这是使用AND操作完成的。
如果您将一个数字与11111111（现在为1个字节）进行与运算，如果结果位为0，则该位置会发生错误。
在下面的计算中，我们在Python中使用＆按位运算符对100和101进行运算。您已经知道代表一个二进制数，我们给它加上0b前缀。
因此，您可以直接在编辑器（本机或云）中编写以下语句，然后运行以获取输出。如果您熟悉本机IDE，则可以下载PyCharm，否则也可以使用基于云的编辑器Repl。随后，在本文中，我们将使用Rep.it
在编辑器中执行以下代码：
打印（0b100＆0b101）
注意：100是二进制格式的4，而101是5。此外，前缀0b表示我们引用的是二进制值，而不是十进制的100和101。
正如预期的那样，我们得到的结果为4。您必须注意，即使我们以二进制形式执行计算，结果仍然以十进制表示。此外，这是编程语言中的默认行为。此外，如果没有显式引用关键字，结果将以十进制表示。
正如我们引用0b表示输入中的二进制一样，要获取二进制输出，我们需要提及“ bin ”关键字。
随后，执行以下命令以获取相同的二进制结果：
打印（bin（0b100＆0b101））
这将带来以下结果：
更多示例：
12和14 = 1100和1110 = 1100 = 12
23＆15 = 10111＆01111 = 00111 = 7
10＆12 = 1010＆1100 = 1000 = 8
| （OR）运算符用于对两位执行“或”运算。此外，OR的简单规则是，当且仅当所考虑的两个位均为0时，结果位才为0，否则结果为1。
1 | 1 = 1
1 | 0 = 1
0 | 1 = 1
0 | 0 = 0
在下面的示例中，我们将数字5（101）与4（100）进行运算，并期望答案为101（5），它只是具有0的中间位。
不出所料，答案5 | 4是5。
更多示例：
12 | 14 = 1100 | 1110 = 1110 = 14
23 | 15 = 10111 | 01111 = 11111 = 31
10 | 12 = 1010 | 1100 = 1110 = 14
〜（NOT）运算符是一个非常简单的运算符，其作用与名称相同。此外，它将位从0翻转为1，从1翻转为0。但是在像Python这样的编程中使用时，此运算符用于返回number的补码。
因此，〜10 = -11而不是01。此外，必须具有1的补码和2的补码的先验知识，才能在这里理解此运算符的作用。
要理解这个概念，您应该知道python返回数字的2的补码。该数字的2的补数是〜（num + 1）。
因此，〜10返回为〜（10 +1）。这就是您所需要知道的。只要记住快捷方式〜（num + 1）
在编辑器中执行以下代码，以验证输出未进行24（11000）操作
打印（不是（0b11000））
答案是预期的-25。
更多示例：
〜13（0b01101）= -14
〜16（0b010000）= -17
〜31（0b011111）= -32
^（XOR）运算符用于对两个正在运算的位进行XOR。XOR操作非常简单。如果两个位相同，则结果位为0，否则为1。
1 ^ 1 = 0
1 ^ 0 = 1
0 ^ 1 = 1
0 ^ 0 = 0
因此1010 ^ 1011将产生0001。
下面通过执行以下几行来演示相同的内容：
打印（0b1010 ^ 0b1011）
XOR运算符在计算机科学和嵌入式系统领域中非常有用。它在逻辑计算中被广泛使用，以使过程更快。例如，如您在上面看到的，对它们执行XOR时10和11的结果为1。因此，如果我想找出两个数字是否连续，可以对它们进行异或运算，然后检查结果是否为1。
更多示例：
12 ^ 14 = 1100 ^ 1110 = 0010 = 2
23 ^ 15 = 10111 ^ 01111 = 11000 = 24
10 ^ 12 = 1010 ^ 1100 = 0110 = 6
顾名思义，<< <<（按位向左移位）运算符将位向左移动至该运算符右侧表示的数字。
例如，1 << 2将向左移动1以获得2个值。按位表示，它将显示如下：
1 = 0001。
1 << 2： 0001 << 2 = 0100即4。
执行下面给出的代码，以在结果中看到相同的结果：
打印（0b0001 << 2）
如预期的那样，1 << 2的答案是4。
更多示例：
14 << 1 = 01110 << 1 = 11100 = 28
24 << 4 = 000011000 << 4 = 110000000 = 384
19 << 3 = 00010011 << 3 = 10011000 = 152
到现在为止，您将已经知道，当在编辑器中表示二进制数字时，在执行上述代码之前，需要将前缀0b前缀。
顾名思义，>>（右移）运算符会将位向右移至表示在运算符右侧的数字。
例如，10 >> 2将使位（1010）向右移动2。
10 = 1010
10 >> 2：1010 >> 2 = 0010 = 2
让我们通过执行以下几行来确认相同的内容：
打印（0b1010 >> 2）
不出所料，答案是10 >> 2是2。
更多示例：
14 >> 1 = 01110 >> 1 = 00111 = 7
24 >> 4 = 000011000 >> 4 = 00001 = 1
19 >> 3 = 00010011 >> 3 = 000010 = 2
这使我们结束了学习Python或与此相关的任何编程语言的按位运算符的过程。按位运算符的关键只是不知道它们的定义，而是能够在您的程序中实现它们。为了提高按位运算符的效率，请使用位操作进行大量练习，并探讨它们在不同情况下的行为。一旦掌握了这些操作员，它们便是解决问题的最好，最快的方法。
对于您的实践，我已经提到了使用本文中讨论的运算符进行的一些操作。这些操作数尚未写入位，因为对其进行探索将有助于您掌握概念。
执行以下操作并分析，探索和观察结果。
35和27
-23 | 23
18 >> 5
-43 << 3
17 ^ 42
关键要点：
按位运算符是使用诸如Python之类的编程语言在位级别上运行的运算符。
此外，按位运算符在嵌入式系统，网络基础结构和编程中得到了广泛的应用。
此外，按位运算符提供更快，节省空间和错误检查方法。
python中使用的按位运算符为：
AND运算符。
OR运算符。
NOT运算符。
XOR运算符。
左移运算符。
右移运算符。
