Какие побитовые операторы имеются в Python?

В Python доступны несколько побитовых операторов, которые позволяют выполнять операции над отдельными битами целых чисел. Эти операторы могут быть полезны в различных ситуациях, например, при работе с флагами, шифровании, а также в других задачах, где требуется манипуляция на уровне битов.

Основные побитовые операторы в Python

1. Побитовое И (AND) &

   • Оператор выполняет операцию логического И над каждым соответствующим битом двух чисел.
   • Пример:

     a = 5  # В двоичном: 0101
     b = 3  # В двоичном: 0011
     result = a & b  # В двоичном: 0001 (в десятичном: 1)
     

2. Побитовое ИЛИ (OR) |

   • Оператор выполняет операцию логического ИЛИ над каждым соответствующим битом двух чисел.
   • Пример:

     a = 5  # В двоичном: 0101
     b = 3  # В двоичном: 0011
     result = a | b  # В двоичном: 0111 (в десятичном: 7)
     

3. Побитовое исключающее ИЛИ (XOR) ^

   • Оператор выполняет операцию исключающего ИЛИ, возвращая 1, если биты различны, и 0, если они одинаковы.
   • Пример:

     a = 5  # В двоичном: 0101
     b = 3  # В двоичном: 0011
     result = a ^ b  # В двоичном: 0110 (в десятичном: 6)
     

4. Побитовое отрицание (NOT) ~

   • Этот оператор инвертирует все биты числа, преобразовывая 0 в 1 и 1 в 0.
   • Пример:

     a = 5  # В двоичном: 0101
     result = ~a  # В двоичном: 1010 (в десятичном: -6, из-за представления чисел в дополнительном коде)
     

5. Сдвиг влево (Left Shift) <<

   • Оператор сдвигает биты числа влево на указанное количество позиций, добавляя нули справа.
   • Пример:

     a = 5  # В двоичном: 0101
     result = a << 1  # В двоичном: 1010 (в десятичном: 10)
     

6. Сдвиг вправо (Right Shift) >>

   • Этот оператор сдвигает биты числа вправо на указанное количество позиций. При работе с положительными числами слева добавляются нули.
   • Пример:

     a = 5  # В двоичном: 0101
     result = a >> 1  # В двоичном: 0010 (в десятичном: 2)
     

Практические советы

• Используйте побитовые операторы с осторожностью: Они могут быть неочевидными для непосвящённых, и в результате можно получить неожиданные значения.
• Проверяйте результат: Всегда проверяйте результат операций, особенно если вы работаете с отрицательными числами и сдвигами.
• Чтение и понимание двоичных представлений: Знание двоичной системы счисления поможет вам лучше понимать побитовые операции.

Распространённые ошибки

• Неправильное понимание отрицания: При использовании оператора NOT (~) результат может быть неожиданным из-за представления чисел в дополнительном коде. Например, ~5 возвращает -6, что может сбить с толку.
• Неверное использование сдвигов: Сдвиг вправо на 1 позицию может привести к делению на 2, но не всегда это будет так, если вы работаете с отрицательными числами.
• Не учитывание знаковых битов: При работе со знаковыми числами важно учитывать, что сдвиги могут изменить знак числа, если используется знак.

Понимание побитовых операторов — это важный аспект программирования, который помогает вам более эффективно управлять данными и производить оптимизированные решения.