Python：从字节中提取位答案

【问题标题】：Python: Extracting bits from a bytePython：从字节中提取位
【发布时间】：2012-04-14 07:13:00
【问题描述】：

我正在用 python 读取一个二进制文件，文件格式的文档说：

标志（二进制）含义

1 nnn nnnn 表示后面有一个数据字节这是要复制的 nnn nnnn（最多 127 个）次。

0 nnn nnnn 表示图像有 nnn nnnn 字节接下来的数据（最大 127 字节）和没有重复。

n 000 0000 行尾字段。表示一行的结束记录。 n 的值可以是零或一。请注意，行尾字段是必需的，并且它反映在行记录的长度上上面提到的字段。

在读取文件时，我希望我所在的字节返回 1 nnn nnnn，其中 nnn nnnn 部分应该是 50。

我已经能够使用以下方法做到这一点：

flag = byte >> 7
numbytes = int(bin(byte)[3:], 2)

但 numbytes 计算感觉像是一种廉价的解决方法。

我可以做更多的位数学来完成 numbytes 的计算吗？

你会如何处理这个问题？

【问题讨论】：

相关：Using Python How can I read the bits in a byte?

标签： python byte bit

【解决方案1】：

检查一个位是否被设置的经典方法是使用二进制“与”运算符，即

x = 10 # 1010 in binary
if x & 0b10:  # explicitly: x & 0b0010 != 0
    print('First bit is set')

要检查是否设置了第 n^ 位，请使用 2 的幂或更好的位移

def is_set(x, n):
    return x & 2 ** n != 0 

    # a more bitwise- and performance-friendly version:
    return x & 1 << n != 0

is_set(10, 1) # 1 i.e. first bit - as the count starts at 0-th bit
>>> True

【讨论】：

谢谢，但这并不能真正回答我的问题。给定 byte = 178，你将如何提取 flag == 1 & numbytes == 50？
+1：但不需要 !=0 部分，if x&0b10 就足够了。
!= 0 不如== True 糟糕，但也差不多。 :)
Explicit is better than implicit 所以x & 0b10 != 0 对我来说很好
考虑一下：bin(178) == 10110010;如果我理解正确，您需要返回从第 5 个字节开始的所有字节。然后 178 & (2^5 - 1) 应该可以解决问题，因为在这种情况下 10110010 & 00011111 == 00010010

【解决方案2】：

您可以使用掩码与文件中的字节进行“与”运算来去除前导位。这将为您留下剩余位的值：

mask =  0b01111111
byte_from_file = 0b10101010
value = mask & byte_from_file
print bin(value)
>> 0b101010
print value
>> 42

在进行位掩码时，我发现二进制数比十六进制数更容易理解。

编辑：为您的用例提供更完整的示例：

LEADING_BIT_MASK =  0b10000000
VALUE_MASK = 0b01111111

values = [0b10101010, 0b01010101, 0b0000000, 0b10000000]

for v in values:
    value = v & VALUE_MASK
    has_leading_bit = v & LEADING_BIT_MASK
    if value == 0:
        print "EOL"
    elif has_leading_bit:
        print "leading one", value
    elif not has_leading_bit:
        print "leading zero", value

【讨论】：

谢谢。在这种情况下，我也更喜欢二进制数。
@EvanBorgstrom 在 Python 3 上，您可以编写：data = b'\xaa\x55\x00\x80' 和 for byte in data: ...。不要使用bytes 名称，它是一个内置类型。

【解决方案3】：

如果我没看错你的描述：

if (byte & 0x80) != 0:
    num_bytes = byte & 0x7F

【讨论】：

【解决方案4】：

你去吧：

class ControlWord(object):
    """Helper class to deal with control words.

    Bit setting and checking methods are implemented.
    """
    def __init__(self, value = 0):
        self.value = int(value)
    def set_bit(self, bit):
        self.value |= bit
    def check_bit(self, bit):
        return self.value & bit != 0
    def clear_bit(self, bit):    
        self.value &= ~bit

【讨论】：

【解决方案5】：

您可以简单地使用 int(bin(byte>>1),2) 来代替 int(bin(byte)[3:], 2)

【讨论】：

【解决方案6】：

不确定我是否正确地理解了你，但如果我这样做了，这应该可以解决问题：

>>> x = 154 #just an example
>>> flag = x >> 1
>>> flag
1
>>> nb = x & 127
>>> nb
26

【讨论】：

【解决方案7】：

你可以这样做：

def GetVal(b):
   # mask off the most significant bit, see if it's set
   flag = b & 0x80 == 0x80
   # then look at the lower 7 bits in the byte.
   count = b & 0x7f
   # return a tuple indicating the state of the high bit, and the 
   # remaining integer value without the high bit.
   return (flag, count)

>>> testVal = 50 + 0x80
>>> GetVal(testVal)
(True, 50)

【讨论】：