Python按位运算符和C语言

本文将从多个方面详细阐述Python按位运算符和C语言的相关内容，并给出相应的代码示例。

一、概述

Python是一种动态的、面向对象的编程语言，其按位运算符是用于按位操作的运算符，包括位与、位或、按位异或和位取反。C语言是一种静态的、面向过程的编程语言，其也拥有同样的按位运算符。两种语言都支持位运算，但其语法略有不同。下面我们将分别对它们的运算符进行详细讲解。

二、Python的按位运算符

Python的按位运算符是用于按位操作的运算符，以下是Python支持的按位运算符：

运算符	描述	实例
&	按位与运算符，两位都为1时才为1	3 & 5，结果为1
|	按位或运算符，两位有一个为1时就为1	3 | 5，结果为7
^	按位异或运算符，两位不相同时则为1	3 ^ 5，结果为6
~	按位取反运算符，对数据的每个二进制位取反，即0变为1，1变为0	~3，结果为-4
<<	左移运算符，左移n位就是乘以2的n次方	3<<2，结果为12
>>	右移运算符，右移n位就是除以2的n次方	5>>2，结果为1

三、Python按位运算符的应用

Python的按位运算符常用于位运算、计算机网络、加密等领域。以下是Python按位运算符的应用：

1、位运算

位运算是指对二进制位进行的运算，包括二进制的与、或、异或、取反、左移和右移等操作。在Python中，我们可以利用位运算来进行数据的位操作。

a = 60        #0011 1100 
b = 13        #0000 1101 
c = 0

c = a & b;     #12 = 0000 1100
print ("1 - c 的值为：", c)

c = a | b;     #61 = 0011 1101 
print ("2 - c 的值为：", c)

c = a ^ b;     #49 = 0011 0001
print ("3 - c 的值为：", c)

c = ~a;        #-61 = 1100 0011
print ("4 - c 的值为：", c)

c = a << 2;    #240 = 1111 0000
print ("5 - c 的值为：", c)

c = a >> 2;    #15 = 0000 1111
print ("6 - c 的值为：", c)

2、计算机网络

计算机网络中最常用的技术就是二进制码，而二进制码每一位都对应了一个状态。在计算机网络中，我们也可以使用按位运算符对二进制数进行操作。

# IPv4地址转二进制
ip = "192.168.0.1"
ip_list = ip.split(".")
ip_bin = '{:0>8b}{:0>8b}{:0>8b}{:0>8b}'.format(*map(int, ip_list))
print(ip_bin)

# 掩码转二进制
mask = "255.255.255.0"
mask_list = mask.split(".")
mask_bin = '{:0>8b}{:0>8b}{:0>8b}{:0>8b}'.format(*map(int, mask_list))
print(mask_bin)

# 网络地址计算
network = ''.join(['1' if i=='1' and j=='1' else '0' for i,j in zip(ip_bin, mask_bin)])
print(network)

四、C语言的按位运算符

C语言的按位运算符与Python的运算符类似，以下是C语言支持的按位运算符：

运算符	描述	实例
&	按位与运算符，两位都为1时才为1	a & b，结果为0
|	按位或运算符，两位有一个为1时就为1	a | b，结果为3
^	按位异或运算符，两位不相同时则为1	a ^ b，结果为3
~	按位取反运算符，对数据的每个二进制位取反，即0变为1，1变为0	~a，结果为-61
<<	左移运算符，左移n位时乘以2的n次方	a << 2，结果为240
>>	右移运算符，右移n位时除以2的n次方	b >> 2，结果为1

五、C语言按位运算符的应用

C语言的按位运算符同样可以应用在数据结构算法、位运算、加密等领域。

1、数据结构算法

在数据结构中，位运算的应用非常广泛。比如在哈希表中，我们可以通过位运算将字符串映射为一个整数，使查找速度更快。

//将字符串转化为整数
unsigned int hash_string(char *str)
{
    unsigned int hash = 0;
    int c;
    while((c = *str++))
        hash = (hash<<5) + hash + c; // hash * 33 + c
    return hash;
}

2、位运算

C语言按位运算符与Python一样，可以进行位运算、掩码处理等操作。

#include 

int main()
{
    unsigned int a = 60; // 0011 1100
    unsigned int b = 13; // 0000 1101
    unsigned int c = 0;

    c = a & b; // 12 = 0000 1100
    printf("1 - c 的值为：%d\n", c);

    c = a | b; // 61 = 0011 1101
    printf("2 - c 的值为：%d\n", c);

    c = a ^ b; // 49 = 0011 0001
    printf("3 - c 的值为：%d\n", c);

    c = ~a; // 4294967235 = 1111 0001 0000 0011 1111 1111 1100 0011
    printf("4 - c 的值为：%d\n", c);

    c = a << 2; // 240 = 1111 0000
    printf("5 - c 的值为：%d\n", c);

    c = a >> 2; // 15 = 0000 1111
    printf("6 - c 的值为：%d\n", c);

    return 0;
}

六、总结

按位运算符是计算机中重要的算法之一，可以用于位运算、哈希表、掩码处理、加密等领域。Python和C语言都支持按位运算符，但其语法略有不同。对于程序员来说，熟练掌握按位运算符是非常必要的。

原创文章，作者：WFJIT，如若转载，请注明出处：https://www.506064.com/n/375210.html