Python运算符之位运算符

Python中的位运算符与其它语言中的位运算符作用相同。

位运算符也称二进制运算符，并且这些运算符只用于对整型数进行运算。

进行位运算时，整型数被转换为二进制形式，然后位运算符对每位执行有关运算后，将结果再转换回十进制形式，并返回给用户。

Python中共有6种位运算符：

（1）&：按位与运算

对应位上的二进制数进行与运算，如果参加位运算的两个二进制数为1，则结果为1，只要有一个为0，则结果为0，如10和4进行按位与运算，他们对应的二进制形式分别为：1010 和 100，则：

 1 0 1 0
& 0 1 0 0
-----------
  0 0 0 0

即10和4按位与运算的结果为二进制的0，也对应着10进制的0，最终结果即为0，即 10 & 4 = 0

再如，5和6进行按位与运算，其对应的二进制形式分别为： 101 和 110，

  0 1 0 1
& 0 1 1 0
-------------
 0 1 0 0

其运算结果为二进制的100，即十进制的4，也就是说： 5 & 6 = 4

在Python中的运行结果如下：

（2）|：按位或运算

按位或运算是二进制对应的每位进行或运算。如果对应的两位都为0，则结果为0，只要有一个为1，则结果为1。

10 和 4的或运算：

 1 0 1 0
| 0 1 0 0
------------
 1 1 1 0

其或运算的结果为二进制的 1110，对应着十进制的 14，即 10 | 4 = 14.

5 和 6的或运算：

 0 1 0 1
| 0 1 1 0
------------
 0 1 1 1

5 和 6的按位或运算结果为 0111，对应的十进制为 7 ，即 5 | 6 = 7.

在Python中的运行结果：

（3）^：按位异或运算

按位异或运算，即对应的两个二进制位不同时，结果为1，否则为0.

10 和 4 的按位异或运算：

 1 0 1 0
^ 0 1 0 0
------------
 1 1 1 0

即，结果为二进制1110，对应的十进制为14，亦即： 10 ^ 4 = 14

5 和 6 的按位异或运算：

 0 1 0 1
^0 1 1 0
------------
 0 0 1 1

0011对应的十进制数为3，也就是说： 5 ^ 6 = 3

在Python中的运行结果：

（4）~：按位取反运算符

该运算是单操作数运算符，即其只需要一个操作数参与运算。运算时，二进制数上的每位取反，即1变为0, 0变为1.

这里涉及到数字在计算机中的存储形式，在计算机中，最高位为符号位，符号位为0时表示正数，符号位为1时表示负数。

数字在计算机中是以补码的形式进行存储的，整数的补码与原码相同，负数的补码是在原码的基础上除符号位外，按位取反后，再加1.

如 +1，原码为0 0001，补码为 0 0001.

-1 ，原码为1 0001，补码为：1 1111。

再如：+2 ，原码为： 0 0010，补码为：0 0010.

-2，原码为：1 0010，补码为：1 1110

10按位取反运算（第1位为符号位）：

~ 0  1 0 1 0
 --------------
 1  0 1 0 1

结果最高位为1，为负数，因为负数在计算机中以补码形式存储，转换为原码（先减1，再按位反）为：

1 1011

即对应的十进制数为 -11，即： ~10 = -11.

5 按位取反运算：

~ 0  0 1 0 1
---------------
 1  1 0 1 0

结果对应的原码为： 1 0110，对应的十进制数为：-6

在Python中的运行结果：

（5）<<：按位左移运算符

其形式为：m<<n

按位左移运算，m对应的二进制数的每位向左移动n位，后面补0.

如10的二进制数 1010 向左移动两位后为：10 1000，其对应的十进制数为：40.

5的二进制数：0101，向左移动两位后为：1 0100，其对应的十进制数为：20

也就是说，一个整数左移n位相当于这个数 m×2ⁿ

在Python中的运算结果：

（6）>>：按位右移运算符

其形式为：m >> n

即m对应的二进制数每位向右移动n位，移出的二进制数字去掉，最左边空出的变为0.

10的二进制 1010 向右移动1位为：0101，即变为十进制的5；再移动1位变为0010，变为2，再移动1位变为0001，变为1，再移动就一直为0了。

即每向右移动1位，相当于原数除以2，只保留整数部分；移动n位，相当于原数除以2ⁿ，只保留整数部分。

在Python中的运算结果：