NumPy学习6

今天学习 NumPy位运算

12, NumPy位运算
NumPy 中提供了以下按位运算函数：

numpy按位运算函数
序号 函数 位运算符   描述说明
1  bitwise_and    &  计算数组元素之间的按位与运算。
2  bitwise_or |  计算数组元素之间的按位或运算。
3  invert ~  计算数组元素之间的按位取反运算。
4  left_shift << 将二进制数的位数向左移。
5  right_shift    >> 将二进制数的位数向右移。

numpy_test6.py :

import numpy as np

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12, NumPy位运算
NumPy 中提供了以下按位运算函数：

numpy按位运算函数
序号    函数    位运算符    描述说明
1    bitwise_and    &    计算数组元素之间的按位与运算。
2    bitwise_or    |    计算数组元素之间的按位或运算。
3    invert    ~    计算数组元素之间的按位取反运算。
4    left_shift    <<    将二进制数的位数向左移。
5    right_shift    >>    将二进制数的位数向右移。
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(1) bitwise_and()
该函数对数组中整数的二进制数进行“按位与”运算。
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print("----(1) bitwise_and()----")
a1 = 10
b1 = 9
print("a1的二进制数:", bin(a1))
print("b1的二进制数:", bin(b1))
print("将a1与b1执行按位与操作:", np.bitwise_and(a1, b1))
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a1的二进制数: 0b1010
b1的二进制数: 0b1001
将a1与b1执行按位与操作: 8

如果两个的二进制数相对应的位都为 1，那么执行位与运算后，该位的结果就为 1，否则就为 0。
上述示例：a1 与 b1 位与运算的结果为 1000，因此它的十进制结果为 8。

位与运算真值表
A    B    AND(A,B)
0    0    0
0    1    0
1    0    0
1    1    1
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(2) bitwise_or()
bitwise_or() 对数组中整数的二进制数执行“按位或”运算。
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print("----(2) bitwise_or()----")
a2 = 10
b2 = 13
print("a2的二进制数:", bin(a2))
print("b2的二进制数:", bin(b2))
print("将a2与b2执行按位或操作:", np.bitwise_or(a2, b2))
'''
a2的二进制数: 0b1010
b2的二进制数: 0b1101
将a2与b2执行按位或操作: 15

对于按位或运算，只要相对应的二进制位上有一个为 1，那么它的运算结果就位 1，否则为 0，其真值表如下：

位或运算真值表
A    B    OR(A,B)
0    0    0
0    1    1
1    0    1
1    1    1
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(3) Invert()
该方法对数组中整数做按位取反运算，也就是 0 变成 1，1 变为 0。
若是有符号的负整数，取其二进制数的补码，并执行 +1 操作。
对于有符号二进制数，其最高位为 0， 表示正数；最高位为 1， 表示负数。
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print("----(3) Invert()----")
# 数据类型为无符号整型uint8
arr1 = np.array([20], dtype=np.uint8)
print("arr1 :", arr1)
print("arr1的二进制数:", bin(arr1[0]))
print("二进制表示:", np.binary_repr(arr1[0], 8))
arr2 = np.invert(arr1)
print("arr2 :", arr2)
# 进行取反操作
print("arr2的二进制数:", bin(arr2[0]))
print("二进制表示: ", np.binary_repr(arr2[0], 8))
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arr1 : [20]
arr1的二进制数: 0b10100
二进制表示: 00010100
arr2 : [235]
arr2的二进制数: 0b11101011
二进制表示:  11101011

np.binary_repr(num, width) 函数用来设置二进制数的位数。
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(4) left_shift()
该方法把数组元素的二进制数向左移动到指定位置，而其返回值所对应的二进制数，
    则会从右侧追加相等数量的 0（移动了多少位便追加多少个0）。
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print("----(4) left_shift()----")
a3 = 20
# 打印移动前 a3 的二进制数
print("移动前 a3 的二进制数:", np.binary_repr(a3, width=8))
# 左移动三位
b3 = np.left_shift(a3, 3)
# 左移动三位后的输出值
print("将a3 执行 左移动三位 操作:", b3)
# 左移函数返回值的二进制数
print("左移函数返回值 b3 的二进制数:", np.binary_repr(b3, width=8))
'''
移动前 a3 的二进制数: 00010100
将a3 执行 左移动三位 操作: 160
左移函数返回值 b3 的二进制数: 10100000
'''

'''
(5) right_shift()
right_shift() 将数组中元素的二进制数向右移动到指定位置，其返回值对应的二进制数会从左侧追加相等数量的 0。
    该函数使用与 left_shift() 恰好相反。
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print("----(5) right_shift()----")
a4 = 50
# 打印移动前 a4 的二进制数
print("移动前 a4 的二进制数:", np.binary_repr(a4, width=8))
# 右移动三位
b4 = np.right_shift(a4, 3)
# 右移动三位 后的输出值
print("将 a4 执行 右移动三位 操作:", b4)
# 右移函数返回值的二进制数
print("右移函数返回值 b4 的二进制数:", np.binary_repr(b4, width=8))
'''
移动前 a4 的二进制数: 00110010
将 a4 执行 右移动三位 操作: 6
右移函数返回值 b4 的二进制数: 00000110
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