Lesson11——NumPy|Lesson11——NumPy 位运算 Lesson11——NumPy位运算

NumPy 教程目录 Lesson11——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
`bitwise_xor`	对数组元素执行位异或操作
`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
`binary_repr`	以字符串形式返回输入数字的二进制表示形式

注：也可以使用 "&"、 "~"、 "|" 和 "^" 等操作符进行计算。
1.1 bitwise_and bitwise_and() 函数对数组中整数的二进制形式执行位与运算。
Example:

a,b = 13,17 print ('13 的二进制形式：') print (bin(a)) print ('17 的二进制形式：') print (bin(b)) print ('13 和 17 的位与：') print (np.bitwise_and(13, 17)) """ 13 的二进制形式： 0b1101 17 的二进制形式： 0b10001 13 和 17 的位与： 1 """

Example:

x1 = np.array([2, 5, 255]) x2 = np.array([3, 14, 16]) print(x1 & x2) """ [ 24 16] """

1.2 bitwise_or bitwise_or()函数对数组中整数的二进制形式执行位或运算。
Example:

print ('13 和 17 的位或：') print (np.bitwise_or(13, 17)) """ 13 和 17 的位或： 29 """

Example:

x1 = np.array([2, 5, 255]) x2 = np.array([4, 4, 4]) print(x1 | x2) """ [65 255] """

1.3 bitwise_xor bitwise_xor() 函数对数组中整数的二进制形式执行位异或运算。
Example:

print ('13 和 17 的异或：') print (np.bitwise_xor(13, 17)) """ 13 和 17 的异或： 28 """

Examples:

x1 = np.array([True, True]) x2 = np.array([False, True]) print(x1 ^ x2) """ [ True False] """

1.4 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

Examples:

print ('13 的位反转，其中 ndarray 的 dtype 是 int8：') print (np.invert(np.array([13], dtype = np.int8))) print ('13 的位反转，其中 ndarray 的 dtype 是 uint8：') print (np.invert(np.array([13], dtype = np.uint8))) # 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 ('242 的二进制表示：') print (np.binary_repr(242, width = 8)) """ 13 的位反转，其中 ndarray 的 dtype 是 int8： [-14] 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 """

Examples:

x = np.array([True,False]) print(~x) """ [FalseTrue] """

1.5 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。
Example：

print(np.binary_repr(5)) print(np.left_shift(5,2)) print(np.binary_repr(20)) """ 101 20 10100 """ print(np.left_shift(5,[1,2,3])) """ [10 20 40] """ print(np.binary_repr(5,width=8)) print(np.binary_repr(20,width=8)) """ 101 20 10100 [10 20 40] 00000101 00010100 """

Example：

x1 = 5 x2 = np.array([1, 2, 3]) print(x1 << x2) """ [10 20 40] """

1.6 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。
Example：

print ('将 40 右移两位：') print (np.right_shift(40,2)) print ('40 的二进制表示：') print (np.binary_repr(40, width = 8)) 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。 """ 将 40 右移两位： 10 40 的二进制表示： 00101000 10 的二进制表示： 00001010 """

Example：

x1 = 10 x2 = np.array([1,2,3]) print(x1 >> x2) """ [5 2 1] """

1.7 binary_repr binary_repr() 以字符串形式返回输入数字的二进制表示形式。
Example：

print(np.binary_repr(3)) print(np.binary_repr(-3)) print(np.binary_repr(3, width=4)) """ 11 -11 0011 """ print(np.binary_repr(-3, width=3)) print(np.binary_repr(-3, width=5)) """ 11 -11 0011 101 11101 """

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