Python 和 c++/c/java 對於負數的存儲方式對比

Python 中的整型是補碼形式存儲的
Python 中 bin 一個負數(十進制表示),輸出的是它的原碼的二進制表示加上個負號,方便查看
Python 中 bin 一個負數(十六進制表示),輸出的是對應的二進制表示。

Python 和 c++/c/java 對於負數的存儲方式對比Python 和 c++/c/java 對於負數的存儲方式對比

1、在 python 裏面,負數的存儲方式
實例

a = bin(-3)
print(a)
 
a = bin(3)
print(a)
 
b = bin(-3 & 0xffffffff)
print(b)
 
c = bin(0xfffffffd)
print(c)
 
//輸出
//-0b11
//0b11
//0b11111111111111111111111111111101
//0b11111111111111111111111111111101

也就是說:

  1. Python 中的整型是補碼形式存儲的
  2. Python 中 bin 一個負數(十進制表示),輸出的是它的原碼的二進制表示加上個負號,方便查看
  3. Python 中 bin 一個負數(十六進制表示),輸出的是對應的二進制表示。

所以你爲了獲得負數(十進制表示)的補碼,需要手動將其和十六進制數 0xfffffffd 進行按位與操作,得到結果也是個十六進制數,再交給 bin() 進行輸出,得到的纔是你想要的補碼錶示。

2、但是在c/c++/java裏面負數都是以補碼的形式進行存儲的,《計算機原理》顯示,計算機內部採用2的補碼(Two's Complement)表示負數。

3、這就出現了在Python裏面需要將負數和0xffffffff進行與操作,來去掉負數前面的負號,可以理解爲超過32位的東西就不進行考慮了,這進行與操作的具體步驟是:如果是正數,直接與;如果是負數,先去掉最前面的負號,再取反,再加1,再進行與操作。從而得到負數的補碼。

因此對於輸出的a我們也要進行截斷,但是不能簡單粗暴地直接&0xffffffff, 因爲這樣做的話-1加1是對了,結果是正數的也沒問題,但是如果本來結果是負數的,這樣就又出奇怪結果了。最後真正的解決方案如下:

實例

def getSum(a,b):
     while b!=0:
         ta = a
         a = a^b
         b = ((ta&b)<<1)&0xffffffff
     hibit = (a&0x80000000)>>31
     if hibit==1:
         return -(((~a)+1)&0xffffffff)
     else:
         return a&0xffffffff

其原理是先通過第32位符號位判斷是否負數,是負數則先去反加1再截斷,最後加上負號;正數則直接截斷。結果號稱簡潔,容易的Python版本變成了這樣,太奇葩了。

4、所以可以查看自己的寫的劍指Offer的:二進制中1的個數的求解。對於c++程序和python程序的區別(負數補碼的區別)。

而且在這道題目裏面,還要注意和1相減進行與操作的計算方式求解個數

5、求解二進制中1的個數,用python寫,就是這樣的

實例

class Solution:
    def NumberOf1(self, n):
        # write code here
        if n<0:
            n=n&0xffffffff #這個是python裏面的,python和別的語言存儲負數的格式有點區別
        temp=0x00000001
        count=0
        for i in range(64):
            if n&temp:
                count=count+1
            temp=temp<<1
        return count

6、(另一個題,但是也是按位操作)二進制(64位)中有且只有1個1(想要時間複雜度的低的關鍵),求解這個數字的的第幾位是那個1。比如輸入8,輸出4。

方法1:O(n)的時間複雜度

實例

def search_1(input_n):
    if input_n<0:
        input_n=input_n&0xffffffff
    temp=0x00000001
    for i in range(64):
        if input_n&temp:
            return i+1
        temp=temp<<1
    return 0

方法2:O(logn),主要是使用二分法求解,但是關鍵的一點是需要判斷他的值的大小。其實也可以使用math.log(input_n,2)進行求解(但是這個庫函數的時間複雜度就不太清楚了)

本文地址:https://www.linuxprobe.com/comparison-between-python.html

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