(轉)位操作是程式設計中對位模式或二進制數的一進制和二進制操作. 在許多古老的微處理器上, 位運算比加減運算略快, 通常位運算比乘除法運算要快很多. 在現代架構中, 情況并非如此:位運算的運算速度通常與加法運算相同(仍然快于乘法運算).
簡單來說,按位運算就把數字轉換為機器語言——二進制的數字來運算的一種運算形式。在計算機系統中,數值一律用補碼來表示(存儲)。
Python中的按位運算符有:左移運算符(<<),右移運算符(>>),按位與(&),按位或(|),按位翻轉(~)。這些運算符中隻有按位翻轉運算符是單目運算符,其他的都是雙目運算符。
按位與 &
舉例:
3&5
解法:3的二進制補碼是 11, 5的是101, 3&5也就是011&101,先看百位(其實不是百位,這樣做隻是便于了解) 一個0一個1,根據(1&1=1,1&0=0,0&0=0,0&1=0)可知百位應該是0,同樣十位上的數字1&0=0,個位上的數字1&1=1,是以最後的結果是1.(這之後本來應該還有一步,因為我們現在得到的數值隻是所求答案的補碼,但是因為正數的補碼即是它本身,是以就省略了。不過,下面的例子就不能省略最後這一步了).
-1&-2
解法:-1的補碼是11111111, -2的補碼是11111110, 11111111&11111110得到的結果是:11111110,這個是補碼,再轉化位原碼為100000010 (負數轉換位原碼的方法是減一取反),最後轉換為十進制是 -2.
-2&6
解法:-2的補碼是11111110, 6的補碼是110, 11111110&110,也就是11111110&00000110(這樣寫的目的是讓初學者能夠更好了解按位運算),按照上面的方法得到的結果是:110,轉化位十進制就是6.
小技巧:利用按位與可以将任意二進制數的最後一位變為0,即就是X&0.
按位并 |
舉例:
4|7
解法:按位并的計算規律和按位與的很相似,隻不過換了邏輯運算符,并的規律是: 1|1=1 ,1 |0=1, 0|0=0. 4|7轉換位二進制就是:100|111=111. 二進制111即為十進制的7.
小技巧:利用按位并可以将任意二進制數的最後一位變為1,即就是X|1.
按位異或 ^
方法: 對位相加,特别要注意的是不進位.
舉例:
2^5
解法:10^101=111,二進制111得到十進制的結果是7.
1^1
解法:1+1=0.(本來二進制1+1=10,但不能進位,是以結果是0)
-3^4
解法: -3的補碼是11111101,4的補碼是100 (也即00000100), 1111 1101^0000 0100=1111 1001,補碼1111 1001轉為原碼是1000 0111,即十進制的-7.
按位翻轉 ~
方法: 将二進制數+1之後乘以-1,x的按位翻轉是-(x+1) . 注意,按位運算符是單目運算符. -9 , 1+~4是正确的,5~3就不對了.
這是更快捷的按位翻轉算法,也可以按部就班每位按位取反(包括符号位),最後如果是負數再轉為原碼
舉例:
~3
解法:3的二進制是11, -(11+1)=-100B=-4D. (注:B和D分别表示二進制和十進制).
~-2
解法: - (-10+1) =1 【即(b)10 - 1 = 01】 【此方法不涉及補碼】
或者:-2在計算機中存儲為補碼:1111 1110,按位取反得~1111 1110 = 0000 0001即為1
左移運算符 <<
方法: X<
舉例:
3<<2
解法:11向左移動兩位變為1100,即12 .
右移動運算符 >>
方法: X>>N 将一個數字X所對應的二進制數向右移動N位.
舉例:
3>>2
解法:11向右移動兩位變為0.
10>>1
解法:10的二進制是1010,向右邊移動一位是101,即5.