Python 移位运算

在Python中，你可以使用位移运算符来执行位级别的移位操作。Python提供了两种主要的位移运算符：左移位运算符（<<）和右移位运算符（>>）。这些运算符用于将二进制位向左或向右移动指定的位数。

示例

左移位运算符 <<

左移位运算符(<<)将一个数的二进制表示向左移动指定的位数，并在右侧用零填充。语法如下：

result = x << y

其中，x 是要进行左移的数，y 是要左移的位数。左移 y 位等于将 x 乘以 2 的 y 次方。

示例：

x = 5  # 二进制表示为 00000101
y = 2
result = x << y  # 结果为 20，二进制表示为 00010100

右移位运算符 >>

右移位运算符(>>)将一个数的二进制表示向右移动指定的位数，并根据需要用零或符号位填充左侧。语法如下：

result = x >> y

其中，x 是要进行右移的数，y 是要右移的位数。右移 y 位等于将 x 除以 2 的 y 次方取整数部分。

示例：

x = 20  # 二进制表示为 00010100
y = 2
result = x >> y  # 结果为 5，二进制表示为 00000101

应用场景

位移运算在某些特定的编程场景中很有用，例如在位操作、数据压缩和密码学中。但在通常的应用中，位移运算并不常见。请根据你的需求谨慎使用它们，并确保理解位移操作对数值的影响。

位移运算在编程中有许多有用的用途，尤其是在处理位级别的数据、优化性能、进行加密和压缩操作时。以下是一些常见的用途：

• 位掩码（Bitmasking）：位移运算常用于创建和操作位掩码。通过将特定位设置为1或0，你可以使用位移运算来检查或设置特定的标志位，以便在程序中进行状态跟踪或配置选项。
• 图像处理：在图像处理中，位移运算可用于处理像素值，例如改变亮度、对比度和颜色通道的调整。
• 数据压缩和解压缩：一些压缩算法（例如哈夫曼编码）使用位移运算来有效地编码和解码数据。
• 性能优化：在某些情况下，位移运算可以比乘法和除法等操作更快地执行数值计算，从而提高程序的性能。
• 密码学：位移运算在一些密码学算法中用于加密和解密数据，例如Caesar密码和一些对称密码算法。
• 硬件控制：在嵌入式系统和底层硬件编程中，位移运算用于控制硬件寄存器的位，以配置和控制设备。
• 数据结构的实现：在一些数据结构（例如位集合、布隆过滤器）的实现中，位移运算可以用于快速检索和操作位。
• 位级别的操作：位移运算可以用于执行位级别的逻辑操作，例如位与（AND）、位或（OR）、位异或（XOR）等。
• 固定点数表示：在一些应用中，位移运算可以用于实现固定点数表示，以便进行小数运算。

需要注意的是，位移运算在大多数常规应用中并不常见，通常只在特定的性能优化或低级编程任务中使用。在使用位移运算时，务必谨慎，确保理解其对数据的影响，并进行适当的测试和验证。

语法

移位运算的优先级低于算术运算:

shift_expr ::=  a_expr | shift_expr ("<<" | ">>") a_expr

这些运算符接受整数参数。 它们会将第一个参数左移或右移第二个参数所指定的比特位数。

此运算可使用特殊的 __lshift__() 和 __rshift__() 方法来自定义。

右移 n 位被定义为被 pow(2,n) 整除。 左移 n 位被定义为乘以 pow(2,n)。

参考

• https://docs.python.org/zh-cn/3/reference/expressions.html#shifting-operations

更新时间：Sept. 18, 2023, 6:55 p.m. 标签：python 移位运算