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

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