3位运算
3.1原码、反码和补码
? 二进制有三种不同的表现形式:原码、反码和补码,计算机内部使用补码来表示。
? 原码:就是二进制表示(有一位符号位,正负)。
? 反码:正数的反码就是原码,负数的反码就是符号位不变,其余位取反。
? 补码:正数的补码就是原码,负数的补码是反码+1(二进制加一,不是个数加一)
? 符号位:最高位为符号位,0正1负。位运算中符号位也参与运算。
3.2按位非操作~
? ~把二进制的补码中的0和1全部取反(0变1,1变0)有符号整数的符号位在~运算中同样取反。
3.3按位与操作&
? 只有两个对应位都为1时才为1。
3.4按位或操作|
? 两个对应位有一个为1时就为1。
3.5按位异或操作^
? 只有两个对应位不同时才为1。
? 满足交换律和结合律。
3.6按位左移操作<<
? num<<i将num的二进制向左移动i位所得的值。
3.7按位右移操作>>
? num>>I将num的二进制向右移动I位所得的值。
3.8利用位运算实现快速计算
? 通过 <<,>> 快速计算2的倍数问题。
? n << 1 -> 计算 n*2
? n >> 1 -> 计算 n/2,负奇数的运算不可用
? n << m -> 计算 n*(2^m),即乘以 2 的 m 次方
? n >> m -> 计算 n/(2^m),即除以 2 的 m 次方
? 1 << n -> 2^n
? 通过 ^ 快速交换两个整数。 通过 ^ 快速交换两个整数
? a ^= b
? b ^= a
? a ^= b
? 通过 a & (-a) 快速获取a的最后为 1 位置的整数
? 00 00 01 01 -> 5
? &
? 11 11 10 11 -> -5
? ---
? 00 00 00 01 -> 1
?
? 00 00 11 10 -> 14
? &
? 11 11 00 10 -> -14
? ---
? 00 00 00 10 -> 2
3.9利用位运算实现整数集合
? 一个数的二进制表示可以看作是一个集合(0 表示不在集合中,1 表示在集合中)。
? 元素与集合的操作:
? a | (1<<i) -> 把 i 插入到集合中
? a & ~(1<<i) -> 把 i 从集合中删除
? a & (1<<i) -> 判断 i 是否属于该集合(零不属于,非零属于)
? 集合之间的操作:
? a 补 -> ~a
? a 交 b -> a & b
? a 并 b -> a | b
? a 差 b -> a & (~b)
? 注意:整数在内存中是以补码的形式存在的,输出自然也是按照补码输出。
? Python中bin一个负数(十进制表示),输出的是它的原码的二进制表示加上个负号,巨坑。
? Python中的整型是补码形式存储的。
? Python中整型是不限制长度的不会超范围溢出。
? 所以为了获得负数(十进制表示)的补码,需要手动将其和十六进制数0xffffffff进行按位与操作,再交给bin()进行输出,得到的才是负数的补码表示。
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