如何在 Python 2.x 中读/写二进制 16 位数据？答案

【问题标题】：How to read/write binary 16-bit data in Python 2.x?如何在 Python 2.x 中读/写二进制 16 位数据？
【发布时间】：2011-02-17 15:26:10
【问题描述】：

我要读写二进制数据，其中每个元素的数据：

大小 = 2 字节（16 位）
编码 = 带符号的 2 的补码
endiannes = 大或小（必须是可选）

是否可以不使用任何外部模块？如果是，

如何从二进制文件中读取此类数据使用 read() 将文件放入数组 L 中整数？
如何写入整数数组 L 使用 write() 写入二进制文件？

【问题讨论】：

你看过 Python 的 struct 模块吗？
我想说 struct 模块是最好的起点
使用struct 会非常低效，因为您必须一个一个地解压缩这些值。
@Sven Marnach：你测量过吗？
@S.Lott：是的，在去年回答 this question 时。我不记得确切的数字了。

标签： python binary

【解决方案1】：

我认为你最好使用array 模块。它默认以系统字节顺序存储数据，但您可以使用array.byteswap()进行字节顺序之间的转换，您可以使用sys.byteorder查询系统字节顺序。示例：

# Create an array of 16-bit signed integers
a = array.array("h", range(10))
# Write to file in big endian order
if sys.byteorder == "little":
    a.byteswap()
with open("data", "wb") as f:
    a.tofile(f)
# Read from file again
b = array.array("h")
with open("data", "rb") as f:
    b.fromfile(f, 10)
if sys.byteorder == "little":
    b.byteswap()

【讨论】：

更一般地说，看到 OP 实际上想要一个 file_byteorder arg，在输入和输出中都使用 if sys.byteorder != file_byteorder: b.byteswap()。
@John：这就是我在上面写“示例”的原因:)

【解决方案2】：

from array import array
# Edit:
from sys import byteorder as system_endian # thanks, Sven!
# Sigh...
from os import stat

def read_file(filename, endian):
    count = stat(filename).st_size / 2
    with file(filename, 'rb') as f:
        result = array('h')
        result.fromfile(f, count)
        if endian != system_endian: result.byteswap()
        return result

【讨论】：

array.fromfile() 总是接受两个参数。
呃。这完全不方便。 :(

【解决方案3】：

考虑使用

struct.unpack(byteorder + str(len(rawbytes) // 2) + "h", rawbytes)

其中byteorder 是'<' 或'>'（根据需要），对于打包也是如此。注意：我并不是说这比array 方式更快，但我确实注意到array 方式有时需要额外的byteswap 步骤。

【讨论】：

struct 方式总是需要一个额外的unpack() 步骤。主要区别在于您最终会得到一个 Python 列表，而使用 array.fromfile() 时会得到一个数组。

【解决方案4】：

我发现这对于将二进制文件中的数据读/写到 numpy 数组中很有用：

import numpy as np

sys.argv[1] = endian # Pass endian as an argument to the program
if endian == 'big':
    precTypecode = '>'
elif endian == 'little':
    precTypecode = '<'

# Below: 'i' is for signed integer and '2' is for size of bytes. 
# Alternatively you can make this an if else statement to choose precision
precTypecode += 'i2'

im = np.fromfile(inputFilename, dtype = precTypecode) # im is now a numpy array
# Perform any operations you desire on 'im', for example switching byteorder
im.byteswap(True)
# Then write to binary file (note: there are some limitations, so refer doc)
im.tofile(outputFilename)

希望这会有所帮助。

【讨论】：

【解决方案5】：

按照要求，没有任何外部模块：

with open("path/file.bin", "rb") as file:
    byte_content = file.read()
    list_16bits = [byte_content[i + 1] << 8 | byte_content[i] for i in range(0, len(byte_content), 2)]

在理解列表中，我们读取每两个字节。然后，通过按位运算，我们连接这 2 个字节。这取决于写入i+1 和i 的位置的字节序

【讨论】：