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python - Python中的二进制补码？

coder 2023-05-22 原文

Python 中的整数存储在二进制补码中，对吗？

虽然:

>>> x = 5
>>> bin(x)
0b101

还有:

>>> x = -5
>>> bin(x)
-0b101

这很蹩脚。如何让 python 给我 REAL 二进制位的数字，并且前面没有 0b？所以:

>>> x = 5
>>> bin(x)
0101
>>> y = -5
>>> bin(y)
1011

最佳答案

如果你提供一个面具效果最好。这样您就可以指定签名的距离。

>>> bin(-27 & 0b1111111111111111)
'0b1111111111100101'

或者更笼统地说:

def bindigits(n, bits):
    s = bin(n & int("1"*bits, 2))[2:]
    return ("{0:0>%s}" % (bits)).format(s)

>>> print bindigits(-31337, 24)
111111111000010110010111

在基本理论中，数字的实际宽度是存储大小的函数。如果是 32 位数字，则负数在一组 32 的 MSB 中有 1。如果是 64 位值，则有 64 位要显示。

但在 Python 中，整数精度仅限于硬件的限制。在我的计算机上，这确实有效，但它消耗 9GB 的 RAM 只是为了存储 x 的值。任何更高的东西，我都会得到一个 MemoryError。如果我有更多的 RAM，我可以存储更多的数字。

>>> x = 1 << (1 << 36)

那么考虑到这一点，什么二进制数代表-1？正如前面的示例所示，Python 能够很好地解释数百万(甚至数十亿)位的精度。在 2 的补码中，符号位一直向左延伸，但在 Python 中没有预定义的位数；有多少你需要多少。

但是你会遇到歧义:二进制 1 代表 1 还是 -1？好吧，它也可能是。 111 代表 7 还是 -1？同样，它也可能是。 111111111 是否代表 511 或 -1... 两者都代表，这取决于您的精度。

Python 需要一种方法以二进制形式表示这些数字，这样它们的含义就不会产生歧义。 0b 前缀只是说“这个数字是二进制的”。就像 0x 的意思是“这个数字是十六进制的”。所以如果我说 0b1111，我怎么知道用户想要 -1 还是 15？有两种选择:

选项 A: 符号位
您可以声明所有数字都是有符号的，最左边的位是符号位。这意味着 0b1 是 -1，而 0b01 是 1。这也意味着 0b111 也是 -1，而 0b0111 是 7。最后，这可能比有用更令人困惑，特别是因为 大多数二进制算术无论如何都将是无符号的， 并且人们更容易因为不小心将数字标记为而出错负数，因为它们没有包含明确的符号位。

选项 B: 标志指示
使用此选项，二进制数表示为无符号数，负数有一个“-”前缀，就像它们在十进制中一样。这(a)与十进制更一致，(b)与最有可能使用二进制值的方式更兼容。您失去了使用二进制补码表示指定负数的能力，但请记住，二进制补码是 存储实现 细节，而不是底层值本身的正确指示。它不应该是用户必须理解的东西。

最后，选项 B 最有意义。混淆较少，用户无需了解存储详细信息。

关于python - Python中的二进制补码？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/12946116/

pythoncodegtstrongbinarybit-manipulation

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