位运算符

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位运算符是把数字看作二进制数来进行计算的，因此，需要先将要执行运算的数据转换为二进制，然后才能进行执行运算。Python中的位运算符有位与（&）、位或（｜）、位异或（^）、取反（~）、左移位（<<）和右移位（>>）运算符。

说明：整型数据在内存中以二进制的形式表示，如7的32位二进制形式如下：

00000000 00000000 00000000 00000111

其中，左边最高位是符号位，最高位是0表示正数，若为1则表示负数。负数采用补码表示，如-7的32位二进制形式如下：

11111111 11111111 11111111 11111001

（1）“位与”运算

“位与”运算的运算符为“&”，“位与”运算的运算法则是：两个操作数据的二进制表示，只有对应数位都是1时，结果数位才是1，否则为0。如果两个操作数的精度不同，则结果的精度与精度高的操作数相同，如图33所示。

图33  12&8的运算过程

（2）“位或”运算

“位或”运算的运算符为“|”，“位或”运算的运算法则是：两个操作数据的二进制表示，只有对应数位都是0，结果数位才是0，否则为1。如果两个操作数的精度不同，则结果的精度与精度高的操作数相同，如图34所示。

图34  4|8的运算过程

（3）“位异或”运算

“位异或”运算的运算符是“^”，“位异或”运算的运算法则是：当两个操作数的二进制表示相同（同时为0或同时为1）时，结果为0，否则为1。若两个操作数的精度不同，则结果数的精度与精度高的操作数相同，如图35所示。

图35  31^22的运算过程

（4）“位取反”运算

“位取反”运算也称“位非”运算，运算符为“~”。“位取反”运算就是将操作数中对应的二进制数1修改为0，0修改为1，如图36所示。

图36  ~123的运算过程

在Python中使用print()函数输出图33~图36的运算结果，代码如下：

print("12&8 = "+str(12&8))            # 位与计算整数的结果

print("4|8 = "+str(4|8))              # 位或计算整数的结果

print("31^22 = "+str(31^22))             # 位异或计算整数的结果

print("~123 = "+str(~123))            # 位取反计算整数的结果

运算结果如图37所示。

图37  图33~图36的运算结果

（5）左移位运算符<<

左移位运算符<<是将一个二进制操作数向左移动指定的位数，左边（高位端）溢出的位被丢弃，右边（低位端）的空位用0补充。左移位运算相当于乘以2的n次幂。

例如，int类型数据48对应的二进制数为00110000，将其左移1位，根据左移位运算符的运算规则可以得出(00110000<<1)=01100000，所以转换为十进制数就是96（48×2）；将其左移2位，根据左移位运算符的运算规则可以得出(00110000<<2)=11000000，所以转换为十进制数就是192（48×22）其执行过程如图38所示。

图38  左移位运算

（6）右移位运算符>>

右移位运算符>>是将一个二进制操作数向右移动指定的位数，右边（低位端）溢出的位被丢弃，而在填充左边（高位端）的空位时，如果最高位是0（正数），左侧空位填入0；如果最高位是1（负数），左侧空位填入1。右移位运算相当于除以2的n次幂。

正数48右移1位的运算过程如图39所示。

图39  正数48右移1位的运算过程

负数-80右移2位的运算过程如图40所示。

图40  负数-80右移2位的运算过程