NumPy 位运算

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

对数组元素执行位与操作

bitwise_or

对数组元素执行位或操作

invert

按位取反

left_shift

向左移动二进制表示的位

right_shift

向右移动二进制表示的位

注：也可以使用 "&"、 "~"、 "|" 和 "^" 等操作符进行计算。

bitwise_and

bitwise_and() 函数对数组中整数的二进制形式执行位与运算。

实例

importnumpyasnpprint('13 和 17 的二进制形式：')a,b=13,17print(bin(a),bin(b))print('\n')print('13 和 17 的位与：')print(np.bitwise_and(13,17))

输出结果为：

13 和 17 的二进制形式：

0b1101 0b10001

13 和 17 的位与：

1

以上实例可以用下表来说明：

1

1

0

1

AND

1

0

0

0

1

运算结果

0

0

0

0

1

位与操作运算规律如下：

A

B

AND

1

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

bitwise_or

bitwise_or()函数对数组中整数的二进制形式执行位或运算。

实例

importnumpyasnpa,b=13,17print('13 和 17 的二进制形式：')print(bin(a),bin(b))print('13 和 17 的位或：')print(np.bitwise_or(13,17))

输出结果为：

13 和 17 的二进制形式：

0b1101 0b10001

13 和 17 的位或：

29

以上实例可以用下表来说明：

1

1

0

1

OR

1

0

0

0

1

运算结果

1

1

1

0

1

位或操作运算规律如下：

A

B

OR

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

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

500000000 00000000 00000000 00000105

~511111111 11111111 11111111 11111010

-6

实例

importnumpyasnpprint('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

left_shift

left_shift() 函数将数组元素的二进制形式向左移动到指定位置，右侧附加相等数量的 0。

实例

importnumpyasnpprint('将 10 左移两位：')print(np.left_shift(10,2))print('\n')print('10 的二进制表示：')print(np.binary_repr(10,width=8))print('\n')print('40 的二进制表示：')print(np.binary_repr(40,width=8))# '00001010' 中的两位移动到了左边，并在右边添加了两个 0。

输出结果为：

将 10 左移两位：

40

10 的二进制表示：

00001010

40 的二进制表示：

00101000

right_shift

right_shift() 函数将数组元素的二进制形式向右移动到指定位置，左侧附加相等数量的 0。

实例

importnumpyasnpprint('将 40 右移两位：')print(np.right_shift(40,2))print('\n')print('40 的二进制表示：')print(np.binary_repr(40,width=8))print('\n')print('10 的二进制表示：')print(np.binary_repr(10,width=8))# '00001010' 中的两位移动到了右边，并在左边添加了两个 0。

输出结果为：

将 40 右移两位：

10

40 的二进制表示：

00101000

10 的二进制表示：

00001010