Lesson11——NumPy位运算

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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 = 13,17print ('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：0b110117 的二进制形式：0b1000113 和 17 的位与：1"""

Example:

x1 = np.array([2, 5, 255])x2 = np.array([3, 14, 16])print(x1 & x2)"""[ 2  4 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)"""[  6   5 255]"""

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：00001101242 的二进制表示：11110010"""

Examples:

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

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))"""1012010100"""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))"""1012010100[10 20 40]0000010100010100"""

Example：

x1 = 5x2 = 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：1040 的二进制表示：0010100010 的二进制表示：00001010"""

Example：

x1 = 10x2 = 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))"""11-110011"""print(np.binary_repr(-3, width=3))print(np.binary_repr(-3, width=5))"""11-11001110111101"""