有没有在 Python 中使用二进制数的简单方法？

Question

我必须使用二进制格式的数字，我想知道是否有一种简单易用的内置方式来使用它们。我知道bytearray，但它适用于字节类型，而且绝对不直观（至少对我而言）。

那么，有什么方法可以轻松处理二进制数（将它们分配给变量、执行位运算、转换为 ASCII 等）？如果不是内置的，至少是一个不错且易于理解的模块。

以防我问的不够清楚，这里有一个例子，我认为处理二进制文件的好方法是：

    bin_num1 = Binary('100')
    bin_num2 = Binary(0)

    print(bin_num1.and(bin_num2))    # Prints 000

我使用的是 Python 3.6，但任何版本的任何解决方案都可以胜任。

编辑 1：

正如 cmets 中所指出的，0bXXX 可以从二进制文件中获取 type int，就像 bin() 会做相反的事情一样。尽管如此，这仍适用于整数，返回的结果将是一个整数，并且字符转换（例如bin('a')）将是一个错误并且需要进一步的转换（从 str 到 int，然后再到二进制）。

Answer 1

将二进制数分配给变量：您可以使用整数变量来保存二进制值。它们可以使用 0b 前缀从二进制表示中创建。

x = 0b110  # assigns the integer 6

执行位操作：位操作&（和），|（或），^（xor), ~ (not) 可用于整数并执行相应的二元运算。

x = 0b110
y = 0b011
z = x & y  # assigns the integer 0b010 (2)

将它们转换为 ASCII： 要将数字转换为 ASCII，您可以使用 chr。

x = 0b1100001  # assigns 97
print(chr(x))  # prints 'a'

从 ASCII 转换：如果您使用整数表示二进制值，您可以使用ord 转换 ASCII 值。

s = 'a'
x = ord(a)  # assigns the integer 0b1100001 (97)

以二进制形式打印整数：可以在字符串"{0:b}"上使用字符串格式方法以二进制形式打印整数。

x = 0b1100001
s = "{0:b}".format(x)
print(s)  # prints '1100001'

如果您不介意0b 前缀，您也可以使用bin。

x = 0b1100001
s = bin(x)
print(s)  # prints '0b1100001'

从二进制字符串中读取整数：int 函数允许您指定解析字符串时使用的基数。

x = int("1100001", 2)  # assigns the integer 0b1100001 (97)

Answer 2

您可以继承 int 并编写 __new__ 以将所需的输入解析为整数的二进制。我目前有 char 和一个支持零和一的字符串。

您现在可以将其用作整数，并使用其所有方法进行二进制操作。如果您使用这些方法，它只会继续转换为整数。因此，您必须使用魔术函数（双下划线或 dunders）覆盖所有这些方法，以继续返回您的 Binary 类。这可能是重复的，但使用其他一些 python 魔法可以非常简洁。

注意。我可能错过了一些 dunders（有意或无意），如果您想了解更多信息，这是一个很好的参考：https://www.python-course.eu/python3_magic_methods.php

class Binary(int):

    def __new__(self, val):
        if type(val) is str:
            if len(val) > 1:
                val = int(val, 2)
            else:
                val = ord(val)
        return super().__new__(self, val)

    dunders_binary = "and rand add radd sub rsub mul rmul lshift rlshift " + \
            "rshift rrshift and rand or ror xor rxor"

    for dunder in ("__%s__" % s for s in dunders_binary.split()):
        locals()[dunder] = lambda self, other, __f=dunder: \
                self.__class__(getattr(super(), __f)(other))

    dunders_unary = "neg pos invert"

    for dunder in ("__%s__" % s for s in dunders_unary.split()):
        locals()[dunder] = lambda self, __f=dunder: \
                self.__class__(getattr(super(), __f)())

    def __repr__(self):
        return bin(self)

    def __str__(self):
        return bin(self)

Answer 3

思考二进制/字节对​​于过去的程序员来说是多么有趣。今天使用 Python 的“切线”程序员可以走得很远，而不必过多担心计算机内部发生的事情。汇编代码？不！

我是 Python 新手，发现它不支持无符号整数很有趣。

了解或回忆十六进制字节由两个“半字节”组成可能对 OP 很有用。

Python 文档包含“Bitwise Operations on Integer Types”部分。

OP 和其他新的 Python 程序员可能会对以下程序感兴趣：

#--------*---------*---------*---------*---------*---------*---------*---------*
# Desc: bits and bytes and ascii
#--------*---------*---------*---------*---------*---------*---------*---------*
import sys

while True:

    for i in range(0, 16):
        print(i, i.bit_length())
    print(255, (255).bit_length())
    print(256, (256).bit_length())
    print((16).to_bytes(1, byteorder='big',signed=False))
    print((255).to_bytes(1, byteorder='big',signed=False))
    b = (255).to_bytes(1, byteorder='big',signed=False)
    print(b)
    print(b[0])
    print("\nAscii Table")
    for i in range(0, 256):
        b = (i).to_bytes(1, byteorder='big',signed=False)
        print(b[0], b, ord(b), chr(ord(b)))

    sys.exit()