Operatory bitowe Pythona [z przykładami]

Operatory bitowe są dostarczane przez język programowania Python, aby umożliwić programistom manipulowanie danymi na najbardziej podstawowym poziomie – dając im znacznie większą kontrolę nad wszystkimi zmiennymi.

Python to jeden z najpopularniejszych języków programowania w dzisiejszym świecie. Wszechstronność Pythona i liczba oferowanych przez niego funkcji to tylko kilka powodów jego rosnącej popularności. W tym artykule omówimy operatory bitowe w Pythonie, różne typy operatorów bitowych, ich zastosowania i wiele więcej.

Przegląd operatorów bitowych Pythona

Operatory bitowe wyglądają tak samo w różnych językach programowania. Python zawiera różne typy operatorów, takie jak operatory arytmetyczne, logiczne i porównania.

Większość operatorów bitowych jest binarna, co oznacza, że ​​do pracy potrzebują dwóch operandów, zwykle określanych jako lewy i prawy operand. Bitowe NOT (~) jest jedynym jednoargumentowym operatorem bitowym, ponieważ potrzebuje tylko jednego operandu.

Zapoznaj się z naszymi popularnymi kursami z zakresu nauki o danych

Czym są operatory bitowe?

Operatory bitowe są jednym z typów operatorów używanych do wykonywania obliczeń bitowych na liczbach całkowitych. Liczby całkowite są najpierw konwertowane na binarne, a następnie operacje są wykonywane bit po bicie, stąd nazwa operatorów bitowych. Wynik jest następnie przekształcany w format dziesiętny. Operatory te mogą wykonywać obliczenia tylko na liczbach całkowitych.

Sprawdź nasze certyfikaty w zakresie nauki o danych, aby podnieść swoje umiejętności.

Znaczenie operatorów bitowych

Prawdopodobnie zrozumiałeś, czym są operatory bitowe, teraz skupmy się na znaczeniu operatorów bitowych. Są lepsze niż operatory arytmetyczne i oto dlaczego musisz ich używać:

• Szybkość wykonania

Operatory bitowe są szybsze niż wykonywanie mnożenia lub dzielenia. Jeśli potrzebujesz pomnożyć zmienną x przez powiedzmy 9, możesz to zrobić (x<<3 + x), co byłoby o kilka cykli szybsze niż (x*9).

• Sprawdzanie błędów

Operatory bitowe są szeroko stosowane do sprawdzania błędów. Jeśli wysyłasz bity do innego komputera na innym serwerze, na pewno pojawi się kilka błędów. Możesz zidentyfikować te błędy za pomocą operatorów bitowych.

Prawdopodobnie rozumiesz zastosowanie i znaczenie operatorów bitowych, więc przejdźmy do zrozumienia różnych typów operatorów bitowych.

Różne typy operatorów bitowych

Bitowe operatory logiczne

Operatory bitowe i, lub i xor są operatorami binarnymi, które mają lewy i prawy operand. Operator bitowy nie jest jednoargumentowym operandem, który ma tylko prawy operand. Typ wyniku wszystkich czterech operatorów bitowych to liczby całkowite. Bitowe operatory logiczne sprawdzają jeden bit na raz w swoim operandzie przed i obliczają odpowiednią wartość w wyniku.

Bitowe AND

Operator AND (&) służy do wykonywania operacji AND między dwoma bitami. W takim przypadku oba bity muszą być prawdziwe, aby dane wyjściowe były prawdziwe. Jeśli któryś z bitów jest fałszywy, wynik jest fałszywy. Innymi słowy, jeśli oba bity mają wartość 1, zwraca 1 w przeciwnym razie 0.

1&1 = 1

1&0 = 0

0&0 = 0

0&1 = 0

Przykład:

a = 10 = 1010 (binarny)

b = 4 = 0100 (binarny)

a&b = 1010

&

0100

= 0000

= 0 (dziesiętny)

Bitowe OR

Operator OR (|) służy do wykonywania operacji OR między dwoma bitami. Aby wynik był prawdziwy, jeden z bitów musi być prawdziwy. W przeciwieństwie do operatora (&), oba bity nie muszą być prawdziwe, aby wynik był prawdziwy. Innymi słowy, wynikowy bit ma wartość 0 wtedy i tylko wtedy, gdy oba rozważane bity mają wartość 0, w przeciwnym razie wynik wynosi 1.

1 | 1 = 1

1 | 0 = 1

0 | 1 = 1

0 | 0 = 0

Przykład:

a = 10 = 1010 (binarny)

b = 4 = 0100 (binarny)

| b = 1010

|

0100

= 1110

= 14 (dziesiętny)

Bitowe NIE

Operator bitowy NOT (~) służy do zwracania uzupełnienia liczby w Pythonie. Jednak operator not jest bardzo prostym operatorem i służy do zmiany bitu z 0 na 1 i z 1 na 0.

~13 (0b01101) = -14

~16 (0b010000) = -17

~31 (0b011111) = -32

Przykład:

a = 10 = 1010 (binarny)

~a = ~1010

= -(1010 + 1)

= -(1011)

= -11 (dziesiętny) bitowy operator XOR

Operator XOR (^) służy do XOR między dwoma bitami, które są w trakcie operacji. Operacja XOR jest bardzo prosta. Jeśli dwa bity są takie same, to wynikowy bit to 0 w przeciwnym razie 1. Jest on szeroko stosowany w obliczeniach logicznych, aby przyspieszyć proces.

1 ^ 1 = 0

1 ^ 0 = 1

0^1 = 1

0^0 = 0

Przykład:

a = 10 = 1010 (binarny)

b = 4 = 0100 (binarny)

a&b = 1010

^

0100

= 1110

= 14 (dziesiętny)

Operatorzy zmian

Te operatory bitowe służą do przesuwania bitów liczby od lewej do prawej poprzez pomnożenie lub podzielenie liczby przez dwa. Mogą być używane, gdy musimy podzielić lub pomnożyć liczbę przez dwa.

Bitowe przesunięcie w prawo

Prawy operator (>>), jak sama nazwa wskazuje, przesuwa bity w prawo do liczby przedstawionej po prawej stronie operatora.

Przeczytaj nasze popularne artykuły o Data Science

Na przykład – 10>>2 przesunie się (1010) w prawo o 2.

Przykład 1:

a = 10 = 0000 1010 (binarny)

a >> 1 = 0000 0101 = 5

Przykład 2:

a = -10 = 1111 0110 (binarny)

a >> 1 = 1111 1011 = -5

Bitowe przesunięcie w lewo

Operator lewy (<<), jak sama nazwa wskazuje, przesuwa bity w lewo do liczby przedstawionej po prawej stronie operatora.

Na przykład – 1<< 2 przesunie 1 w lewo dla 2 wartości.

Przykład 1:

a = 5 = 0000 0101 (binarny)

a << 1 = 0000 1010 = 10

a << 2 = 0001 0100 = 20

Przykład 2:

b = -10 = 1111 0110 (binarny)

b << 1 = 1110 1100 = -20

b << 2 = 1101 1000 = -40

Przeczytaj nasze popularne artykuły o Data Science

Wniosek

Dobra znajomość operatorów bitowych Pythona pomoże Ci manipulować danymi binarnymi w Twoich projektach. Rozumiesz teraz podstawy operatorów bitowych i ich składni oraz obsługujących je typów danych. Możesz także dostosować ich zachowanie do własnych potrzeb.

Jeśli chcesz się uczyć i poszerzać swoją wiedzę na temat pythona i operatorów bitowych, sprawdź program certyfikatów zawodowych upGrad i University of Maryland w dziedzinie nauki o danych i analityki biznesowej , który jest stworzony dla pracujących profesjonalistów, którzy oferują ponad 20 studiów przypadków i zadań, które można wykonać dodane do twojego portfolio, ponad 100 godzin sesji na żywo, ponad 400 godzin nauki z pomocą w pracy z najlepszych firm.