NumPy 教程 之 NumPy 位运算 5

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

invert
invert() 函数对数组中整数进行位取反运算，即 0 变成 1，1 变成 0。

对于有符号整数，取该二进制数的补码，然后 +1。二进制数，最高位为0表示正数，最高位为 1 表示负数。

看看 ~1 的计算步骤：

将1(这里叫：原码)转二进制 ＝ 00000001
按位取反 ＝ 11111110
发现符号位(即最高位)为1(表示负数)，将除符号位之外的其他数字取反 ＝ 10000001
末位加1取其补码 ＝ 10000010
转换回十进制 ＝ -2

表达式

二进制值（2 的补数）

十进制值
5 00000000 00000000 00000000 00000101 5
~5 11111111 11111111 11111111 11111010 -6

实例

import numpy as np

print ('13 的位反转，其中 ndarray 的 dtype 是 uint8：')
print (np.invert(np.array([13], dtype = np.uint8)))
print ('\n')

比较 13 和 242 的二进制表示，我们发现了位的反转

print ('13 的二进制表示：')
print (np.binary_repr(13, width = 8))
print ('\n')

print ('242 的二进制表示：')
print (np.binary_repr(242, width = 8))

输出结果为：

13 的位反转，其中 ndarray 的 dtype 是 uint8：
[242]

13 的二进制表示：
00001101

242 的二进制表示：
11110010