NumPy位運算
NumPy"bitwise_"開頭的函數是位運算函數。包括以下幾個函數：
| 函數 | 描述 |
|---|---|
| bitwise_and | 對數組元素執行位與操作 |
| bitwise_or | 對數組元素執行位或操作 |
| invert | 按位取反 |
| left+shift | 向左移動二進制表示的位 |
| right_shift | 向右移動二進制表示的位 |
注：也可適用“&”，“~”，“ | ”和“^”等操作符進行計算。
bitwise_and
import numpy as np
print('13和17的二進制形式：')
a,b = 13,17
print(bin(a),bin(b))
print('\n')
print('13和17的位與:')
print(np.bitwise_and(13,17))
13和17的二進制形式：
0b1101 0b10001
13和17的位與:
1
位與操作符的規律表格說明：
| A | B | AND |
|---|---|---|
| 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 |
bitwise_or
bitwise_or()函數對數組中整數的二進制形式執行位或運算。
import numpy as np
a,b = 13,17
print('13和17的二進制形式：')
print(bin(a),bin(b))
print('13和17的位或：')
print(np.bitwise_or(13,17))
13和17的二進制形式：
0b1101 0b10001
13和17的位或：
29
位或操作符的規律表格說明：
| A | B | OR |
|---|---|---|
| 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 0 |
invert
invert()函數對數組中整數進行位取反運算，即0變成1，1變成0。
對於有符號整數，取該二進制數的補碼，然後+1，二進制數，最高位爲0表示正數，最高位爲1表示負數。
~1的計算步驟：
- 將1（這裏叫：原碼）轉二進制 = 00000001
- 按位取反 = 111111110
- 發現符號位（即最高位）爲1（表示負數），將除符號之外的其它數字取反 = 10000001
- 末位加1取其補碼 = 10000010
- 轉換回十進制 = -2
| 表達式 | 二進制值（2的補數） | 十進制值 |
|---|---|---|
| 5 | 00000000 00000000 00000000 0000010 | 5 |
| ~5 | 11111111 11111111 11111111 11111010 | -6 |
import numpy as np
print('13的位反轉，其中ndarray的dtype是uint8：')
print(np.invert(np.array([13],dtype = np.uint8)))
print('\n')
# 比較13和242的二進制表示，可以發現 位的反轉
print('13的二進制表示：')
print(np.binary_repr(13,width = 8))
print('\n')
print('242的二進制表示：')
print(np.binary_repr(242,width = 8))
13的位反轉，其中ndarray的dtype是uint8：
[242]
13的二進制表示：
00001101
242的二進制表示：
11110010
left_shift
left_shift()函數將數組元素的二進制形式向左移動到指定位置，右側附加相等數量的0.
import numpy as np
print('將10左移兩位：')
print(np.left_shift(10,2))
print('\n')
print('10的二進制表示：')
print(np.binary_repr(10,width = 8))
print('\n')
print('40的二進制表示：')
print(np.binary_repr(40,width = 8))
# '00001010'中的兩位移動到了左邊，並在右邊添加了兩個0
將10左移兩位：
40
10的二進制表示：
00001010
40的二進制表示：
00101000
right_shift
right_shift()函數將數組元素的二進制形式向右移動到指定位置，左側附加相等數量的0.
import numpy as np
print('將40右移兩位：')
print(np.right_shift(40,2))
print('\n')
print('40的二進制表示：')
print(np.binary_repr(40,width = 8))
print('\n')
print('10的二進制表示：')
print(np.binary_repr(10,width = 8))
# '00001010'中的兩位移動到了右邊，並在左邊添加了兩個0.
將40右移兩位：
10
40的二進制表示：
00101000
10的二進制表示：
00001010
學習參考：
