Pythonのビット演算子について何を知っておく必要がありますか？ 【例で説明】

コンピュータシステムは、データをビットと呼ばれる2進数のストリームとして表現、保存、および送信します。 「2進数」は、0と1の2つの可能な値のみが存在できることを意味し、そのような2進数はそれぞれ「ビット」と呼ばれます。 テキスト、10進数、画像、音声、またはビデオのいずれを使用する場合でも、コンピューターソフトウェアは、情報を0と1で構成されるバイナリコードに変換します。 しばしば機械語と呼ばれるバイナリ情報は、コンピュータシステムが保存する最も基本的なレベルの情報です。

Pythonのビット演算子を使用すると、最も基本的なレベルでデータの個々のビットを操作できます。 つまり、Pythonのビット演算子は、整数値のビット単位の計算を実行するために使用されます。 したがって、整数値は最初にバイナリ形式に変換され、次にビットごとの演算が実行されます。 「ビット演算」が実行された後、結果は10進形式で返されます。 Pythonのビット演算子は、整数でのみ機能します。 データサイエンスプログラムで自分自身をスキルアップすると、課題を克服するのに役立ちます。 テキストマイニングについてもっと話しましょう。

それでは、Pythonのビット演算子、タイプ、それらの動作、および例について詳しく見ていきましょう。

Pythonのビット演算子

Pythonには、整数に対してビット単位の論理演算を実行するための6つの演算子が含まれています。

以下は、Pythonのさまざまなビット演算子と、その構文およびそれぞれの機能の説明です。

オペレーター

構文

説明

ビットごとのAND

a＆b

オペランドの両方のビットが1の場合、演算子は1を返します。それ以外の場合は0を返します。

ビットごとのOR

a | b

オペランドのいずれかのビットが1の場合、演算子は1を返します。それ以外の場合は0を返します。

ビット単位ではありません

〜a

すべてのビットを反転することにより、指定された数値の論理否定を実行する単項ビット演算子。 算術的には、1から個々のビット値を引くことで表されます（〜ai = 1 –ai）。

ビット単位のXOR

a ^ b

ビットペアに反対のビット値が含まれている場合、演算子は1を返します。 それ以外の場合は0を返します。

ビット単位の左シフト

a <<

演算子は、第1オペランドのビットを、第2オペランドで定義された桁数だけ左にシフトします。 さらに、演算子は、新しいビットパターンの右側に形成されるギャップを埋めるのに十分な0を追加します。

ビット単位の右シフト

a >>

オペレーターは、指定された桁数だけビットを右にプッシュします。 したがって、右端のビットは常にドロップされます。

例を使用したPythonのビット演算子

各ビット演算子の基本的な説明を念頭に置いて、概念をさらに明確にするためにいくつかの例を見てみましょう。

1.ビットごとのAND（＆）

両方のビットが1の場合は1を返します。それ以外の場合は0を返します。

• 例1

a = 24 = 11000（バイナリ）

b = 4 = 00100（バイナリ）

a＆b = 11000

＆

00100

= 00000

= 0（10進数）

• 例2

a = 10 = 1010（バイナリ）

b = 2 = 0010（バイナリ）

a＆b = 1010

＆

0010

= 0010

= 2（10進数）

2.ビットごとのOR（|）

いずれかのビットが1の場合は1を返し、それ以外の場合は0を返します。

• 例1

a = 67 = 1000011（バイナリ）

b = 54 = 0110110（バイナリ）

a | b = 1000011

|

0110110

= 1110111

= 119（10進数）

• 例2

a = 6 = 000110（バイナリ）

b = 34 = 100010（バイナリ）

a | b = 000110

|

100010

= 100110

= 38（10進数）

3.ビット単位のNOT（〜）

ビットの1の補数を返します（ビットを反転します）。

• 例1

a = 60 = 111100（バイナリ）

〜a =〜111100

= 000011

= 3（10進数）

• 例2

a = 33 = 100001（バイナリ）

〜a =〜100001

= 011110

= 30（10進数）

4.ビット単位のXOR（^）

両方のビットの値が反対の場合は1を返します。 それ以外の場合は0を返します。

• 例1

a = 61 = 0111101（バイナリ）

b = 90 = 1011010（バイナリ）

a ^ b = 0111101

^

1011010

= 1100111

= 103（10進数）

• 例2

a = 2 = 000010（バイナリ）

b = 55 = 110111（バイナリ）

a ^ b = 000010

^

110111

= 110101

= 53（10進数）

5.ビット単位の左シフト（<<）

ビットを左にシフトし、右側に形成されたギャップを0で埋めます。

• 例1

a = 39 = 100111（バイナリ）

a << 1 = 1001110 = 78（10進数）

a << 2 = 10011100 = 156（10進数）

a << 3 = 100111000 = 312（10進数）

• 例2

b = 74 = 1001010（バイナリ）

b << 1 = 10010100 = 148（10進数）

b << 2 = 100101000 = 296（10進数）

b << 3 = 1001010000 = 592（10進数）

6.ビット単位の右のたわごと（>>）

ビットを右にシフトし、左側に形成されたギャップを0で埋めます。

• 例1

a = 157 = 10011101（バイナリ）

a >> 1 = 1001110 = 78（10進数）

a >> 2 = 100111 = 39（10進数）

a >> 3 = 10011 = 19（10進数）

• 例2

b = 89 = 1011001（バイナリ）

b >> 1 = 101100 = 44（10進数）

b >> 2 = 010110 = 22（10進数）

b >> 3 = 001011 = 11（10進数）

Pythonのビット演算子（コードを使用した例）

以下は、Pythonのビット演算子を説明するための簡単なコードスニペットです。

1.ビット単位のAND、OR、NOT、およびXOR

ソース

ソース

2.ビット単位のシフト演算子

ソース

ソース

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