Python 位運(yùn)算符與位運(yùn)算

總結(jié):

  1. 位運(yùn)算符 是 直接對整數(shù)在內(nèi)存中的二進(jìn)制位進(jìn)行操作;

Python運(yùn)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(yùn)算符:

運(yùn)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(gè)的方法名為 +@ 和 -@)
* / % // 乘,除,取模和取整除
+ - 加法減法
>> << 右移,左移運(yùn)算符
& 位 'AND'
^ l 位運(yùn)算符
<= < > >= 比較運(yùn)算符
<> == != 等于運(yùn)算符
= %= /= //= -= += = *= 賦值運(yùn)算符
is is not 身份運(yùn)算符
in not in 成員運(yùn)算符
not or and 邏輯運(yùn)算符

Python算術(shù)運(yùn)算符:

以下假設(shè)變量 a為10,變量b為21:

運(yùn)算符 描述 實(shí)例
+ 加 - 兩個(gè)對象相加 a + b 輸出結(jié)果 31
- 減 - 得到負(fù)數(shù)或是一個(gè)數(shù)減去另一個(gè)數(shù) a - b 輸出結(jié)果 -11
* 乘 - 兩個(gè)數(shù)相乘或是返回一個(gè)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、概述

程序中的所有數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中都是以二進(jìn)制的形式儲(chǔ)存的。除了常見的算術(shù)運(yùn)算符+-*/%,還有位運(yùn)算&|^~>><<,就是直接對整數(shù)在內(nèi)存中的二進(jìn)制位進(jìn)行操作。接下來以C語言為例介紹,其它語言大同小異。

Python中的6種位運(yùn)算符

在Python中,按位運(yùn)算符有左移運(yùn)算符(<<)、右移運(yùn)算符(>>)、按位與運(yùn)算(&)、按位或運(yùn)算(|)、按位取反運(yùn)算(~)、異或運(yùn)算符,其中按位取反運(yùn)算符為單目運(yùn)算符 。

運(yùn)算符 描述 實(shí)例
& 按位與運(yùn)算符:參與運(yùn)算的兩個(gè)值,如果兩個(gè)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 ,二進(jìn)制解釋:0000 1100
| 按位或運(yùn)算符:只要對應(yīng)的二個(gè)二進(jìn)位有一個(gè)為1時(shí),結(jié)果位就為1。 (a | b) 輸出結(jié)果 61 ,二進(jìn)制解釋:0011 1101
^ 按位異或運(yùn)算符:當(dāng)兩對應(yīng)的二進(jìn)位相異時(shí),結(jié)果為1 (a ^ b) 輸出結(jié)果 49 ,二進(jìn)制解釋:0011 0001
~ 按位取反運(yùn)算符:對數(shù)據(jù)的每個(gè)二進(jìn)制位取反,即把1變?yōu)?,把0變?yōu)? (~a ) 輸出結(jié)果 -61 ,二進(jìn)制解釋:1100 0011
<< 左移動(dòng)運(yùn)算符:運(yùn)算數(shù)的各二進(jìn)位全部左移若干位,由"<<"右邊的數(shù)指定移動(dòng)的位數(shù),高位丟棄,低位補(bǔ)0。 a << 2 輸出結(jié)果 240 ,二進(jìn)制解釋:1111 0000
>> 右移動(dòng)運(yùn)算符:把">>"左邊的運(yùn)算數(shù)的各二進(jìn)位全部右移若干位,">>"右邊的數(shù)指定移動(dòng)的位數(shù) a >> 2 輸出結(jié)果 15 ,二進(jìn)制解釋:0000 1111

二、運(yùn)算符操作

1. 按位與(&) ( bitwise and of x and y )

又叫 and 運(yùn)算,用符號 & 表示,計(jì)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(gè)位1 ,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(yùn)算,用符號 | 表示,運(yùn)算方式: 記為: 一真為真,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(yùn)算,用符號 ^ 表示,注意這里不是數(shù)學(xué)表達(dá)里面的次方的意思,運(yùn)算方式: 記為: 同為假,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(jìn)位)是 1 1 0,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(jìn)制數(shù)+1之后乘以-1,即~x = -(x+1),-(101 + 1) = -110

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

5. 按位左移 ( x shifted left by n bits )

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

6. 按位右移 ( x shifted right by n bits )

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

簡單應(yīng)用
1、交換變量值

異或運(yùn)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,C語言中,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(gè)臨時(shí)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(shí)現(xiàn)了變量值的交換*/`
10.  `}`

但是以后我們可以這樣實(shí)現(xiàn):

#include  <stdio.h>`
int main()`
{`
int a =  3, b =  5;`
a ^= b;  /*等同于:a = a ^ b 之后會(huì)講*/`
b = a ^ b;  /*這時(shí) 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(fù)數(shù)時(shí)同樣適用,但位運(yùn)算只適用于整型,浮點(diǎn)數(shù)不可用

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

結(jié)果為 `5200492`,想要查看原信息,使用密碼查看:

5200492  ^  1998`

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

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

a&=b 等價(jià)于 a=a&b

以此類推。

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