NumPy 教程 之 NumPy 位运算 2

NumPy 位运算

位运算是一种在二进制数字的位级别上进行操作的一类运算，它们直接操作二进制数字的各个位，而不考虑数字的整体值。

位运算在计算机科学中广泛应用于优化和处理底层数据。

NumPy "bitwise_" 开头的函数是位运算函数。

NumPy 位运算包括以下几个函数：

函数 描述

bitwise_and 按位与，对数组元素执行位与操作
bitwise_or 按位或，对数组元素执行位或操作
bitwise_xor 按位异或
bitwise_not 按位取反
invert 按位取反
left_shift 左移位运算，向左移动二进制表示的位
right_shift 右移位运算，向右移动二进制表示的位

实例

import numpy as np

arr1 = np.array([True, False, True], dtype=bool)
arr2 = np.array([False, True, False], dtype=bool)

result_and = np.bitwise_and(arr1, arr2)
result_or = np.bitwise_or(arr1, arr2)
result_xor = np.bitwise_xor(arr1, arr2)
result_not = np.bitwise_not(arr1)

print("AND:", result_and) # [False, False, False]
print("OR:", result_or) # [True, True, True]
print("XOR:", result_xor) # [True, True, True]
print("NOT:", result_not) # [False, True, False]

按位取反

arr_invert = np.invert(np.array([1, 2], dtype=np.int8))
print("Invert:", arr_invert) # [-2, -3]

左移位运算

arr_left_shift = np.left_shift(5, 2)
print("Left Shift:", arr_left_shift) # 20

右移位运算

arr_right_shift = np.right_shift(10, 1)
print("Right Shift:", arr_right_shift) # 5

也可以使用 "&"、 "~"、 "|" 和 "^" 等操作符进行计算：

与运算（&）： 对应位上的两个数字都为1时，结果为1；否则，结果为0。

例如：1010 & 1100 = 1000

或运算（|）： 对应位上的两个数字有一个为1时，结果为1；否则，结果为0。

例如：1010 | 1100 = 1110

异或运算（^）： 对应位上的两个数字相异时，结果为1；相同时，结果为0。

例如：1010 ^ 1100 = 0110

取反运算（~）： 对数字的每个位取反，即0变为1，1变为0。

例如：~1010 = 0101

左移运算（<<）： 将数字的所有位向左移动指定的位数，右侧用0填充。

例如：1010 << 2 = 101000

右移运算（>>）： 将数字的所有位向右移动指定的位数，左侧根据符号位或补零。

例如：1010 >> 2 = 0010