小敏學Python基礎篇丨負數位運算的講解

2021-05-21 23:00:39

上一篇，我們一起學習了正數的位運算知識，本篇我們繼續學習負數的位運算。

為了方便計算，假定使用8位機器數。這裡我們先定義兩個變數儲存負數，並求得它們的原碼、反碼和補碼，下文演示就直接使用變數：

定義變數a = -5,b = -7a的二進位制原碼：1000 0101,二進位制反碼為：1111 1010，二進位制補碼為：1111 1011b的二進位制原碼：1000 0111，二進位制反碼為：1111 1000，二進位制補碼為：1111 1001

01負數的按位與運算

按位與運算，「與」理解為「並且」的意思，即對應數位的兩個數，第一個是1並且第二個也是1，結果才是1。求a&b的值？

我們先拿1111 1011與1111 1001 的首位比較，第一個數為1，並且第二個數也為1，那麼結果記作1；然後再往右比較第二位，就這樣依次比較完所有位，最後得到結果為：1111 1001。

注意這個結果是補碼形式，需要轉化為原碼，再轉化為十進位制數。而求補碼的原碼，只需要對補碼再求一次補碼就可以了。

1111 1001的反碼為1000 0110，補碼為1000 0111，轉化為十進位制數為-7，也就是說a&b的結果是-7。黑視窗演示python運行結果如下：

負數的按位與運算演示

02負數的按位或運算

按位或運算，「或」理解為「或者」的意思，即對應數位的兩個數第一個是1，或者第二個是1，則結果是1。求a|b的值？

我們先拿1111 1011與1111 1001 的首位比較，第一個數為1，或者第二個數為1，那麼結果記作1；然後再往右比較第二位，就這樣依次比較完所有位，最後得到結果為：1111 1011。

同樣地，需要求1111 1011的補碼。先求反碼為1000 0100，補碼為1000 0101，轉化為十進位制數為-5，也就是說a|b的結果是-5。黑視窗演示python運行結果如下：

負數的按位或運算演示

03負數的按位異或運算

按位異或運算，「異」理解為「不同」的意思，即對應數位的兩個數不相等則結果為1。求a^b的值？

我們先拿1111 1011與1111 1001 的首位比較，第一個數為1，第二個數為1，兩數相同，記作0；然後再往右比較第二位，就這樣依次比較完所有位，最後得到結果為：0000 0010。

同樣地，需要求0000 0010的補碼。而二進位制數的最高位是符號位，0代表正數，1代表負數，而正數的原碼和反碼和補碼相等，所以它的補碼也是0000 0010，轉化為十進位制數就是2，也就是說a^b的結果是2。黑視窗演示python運行結果如下：

負數按位異或演示

04負數的按位取反運算

按位取反運算，「反」理解為「相反」的意思，即二進位制的所有數位1變為0,0變為1。求~a的值？

我們拿1111 1011取反得到0000 0100，同樣地這個數也是補碼，由於是正數，所以原碼也是它，轉化為十進位制數是4，即~a的結果是4。黑視窗演示python運行結果如下：

負數按位取反運算演示

好了，本期關於負數的位運算符的學習就結束了，各位友友學會了麼？歡迎大家在評論區留言討論交流。我是程式媛小敏，持續為您分享python知識乾貨。