Python二進制運算——python25%2

對於初學者來說，理解十進制比較容易,但是對於二進制的理解就稍顯困難。Python中內置的二進制運算符號遵循相應的數學規則，比如x % y取余運算，它可以應用於任意數據類型。本篇文章將詳細講解Python二進制運算的基礎知識和運用。

一、基礎概念

1、二進制基礎知識

在計算機中，所有操作都是以二進制來進行的。二進制只有兩個數碼0和1，由此構成了二進制數。如下圖所示，二進制數的第n位權值為2的(n-1)次方，從右到左分別為2^0,2^1,2^2,2^3,2^4…。每個數碼乘上對應權值，累加起來即為二進制數的值。

    10111 = 1*2^4 + 0*2^3 + 1*2^2 + 1*2^1 + 1*2^0 = 16 + 0 + 4 + 2 + 1 = 23

2、Python二進制運算符

Python提供了豐富的二進制運算符號，如下表所示：

二、數據類型轉換

Python中二進制數的類型為int類型，無法直接輸出二進制數。因此，在實際應用中需要對數據類型進行轉換。

1、十進制轉二進制

    def dec2bin(dec):
        if dec == 0:
            return '0'
        s = ''
        while dec:
            s = s + str(dec % 2)
            dec = dec // 2
        return s[::-1]
    print(dec2bin(23)) # 輸出10111

上面的方法將十進制數逐位轉化為二進制數，直到整個二進制數全部轉換完畢。

2、二進制轉十進制

    def bin2dec(bin):
        l = len(bin)
        dec = 0
        for x in range(l):
            dec += int(bin[x]) * 2 ** (l - x - 1)
        return dec
    print(bin2dec('10111')) # 輸出23

上述方法將二進制數長度l-1，從高位到低位依次計算權值2的倍數，將結果相加即可得到十進制數。

三、運算實例

Python25%2表達式輸出結果為1，這個結果為什麼呢？25的二進制表達式為11001，2的二進制表達式為10，按位進行取余操作後得到的結果為1。

    a = 25
    b = 2
    print(bin(a % b)) # 輸出0b1

四、應用場景

二進制運算在實際應用中有着廣泛的應用，例如位運算、掩碼等。下面以位運算為例，在Python中使用位運算符可以快速進行二進制的計算。

1、位運算

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

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

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

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

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

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

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

2、IP地址掩碼計算

    IP = '192.168.10.1'
    netmask = '255.255.255.0'

    ip_list = IP.split('.')
    netmask_list = netmask.split('.')
    for i in range(4):
        ip_list[i] = str(int(ip_list[i]) & int(netmask_list[i]))
    net = '.'.join(ip_list)
    print(net)

上述方法將IP地址和掩碼二進制進行按位與運算，得到的結果為網絡地址。

五、總結

本文介紹了Python中二進制運算的基礎知識和運用，包括二進制的基本概念、Python的二進制運算符、數據類型轉換、運算實例和應用場景等。在實際應用中，二進制運算可以有效地提高計算效率，並且對於計算機網絡等方面有着重要的作用。