Python转换为二进制|极客教程

Python转换为二进制

1. 简介

在计算机科学中，二进制是一种基于2个数字（0和1）的数制系统。在计算机中，所有的数据都以二进制的形式存储和处理。Python作为一种强大而灵活的编程语言，提供了一些内置函数和方法，可以将十进制数转换为二进制数或者二进制字符串。本文将详细介绍在Python中如何进行二进制转换。

2. 十进制转二进制

Python中的bin()函数可以将一个十进制数转换为二进制数。bin()函数的用法如下：

bin(x)

其中，x表示要进行转换的十进制数。bin()函数将返回一个表示x的二进制数的字符串。

下面是一个示例，将十进制数15转换为二进制数：

decimal_number = 15
binary_number = bin(decimal_number)

print(binary_number)

输出为：

0b1111

在上面的示例中，函数bin()将十进制数15转换为二进制数0b1111。前缀0b表示这是一个二进制数，1111表示15的二进制形式。

3. 二进制转十进制

使用Python，我们可以将一个二进制数转换为十进制数。Python提供了int()函数，可以将一个表示二进制的字符串转换为十进制数。int()函数的用法如下：

int(x, base)

其中，x表示要进行转换的字符串，base表示字符串的基数（进制）。对于二进制转换，base应为2。

下面是一个示例，将二进制数1011转换为十进制数：

binary_number = '1011'
decimal_number = int(binary_number, 2)

print(decimal_number)

输出为：

在上面的示例中，函数int()将二进制字符串1011转换为十进制数11。

4. 利用位运算实现二进制转换

除了使用内置的函数外，我们还可以使用位运算符来实现二进制的转换。

4.1 十进制转二进制

要将十进制数转换为二进制数，可以使用位移运算符>>和&（与）运算符。

下面是一个示例，将十进制数15转换为二进制数：

decimal_number = 15
binary_number = ""

while decimal_number > 0:
    binary_number = str(decimal_number % 2) + binary_number
    decimal_number = decimal_number >> 1

print(binary_number)

输出为：

在上面的示例中，我们使用一个空字符串binary_number来存储二进制数。在while循环中，我们不断地获取十进制数的最低位，添加到binary_number的首部，然后将十进制数向右移动一位。直到十进制数变为0时，循环结束，此时binary_number保存了十进制数15的二进制形式。

4.2 二进制转十进制

要将二进制数转换为十进制数，可以使用位运算符<<和|（或）运算符。

以下是一个将二进制字符串1011转换为十进制数的示例：

binary_number = '1011'
decimal_number = 0

for digit in binary_number:
    decimal_number = (decimal_number << 1) | int(digit)

print(decimal_number)

输出为：

在上面的示例中，我们使用for循环遍历二进制字符串的每个位。对于每个位，我们将十进制数向左移动一位（使用<<运算符），然后将当前位转换为整数，并使用|运算符将其与十进制数相加。循环结束后，decimal_number保存了二进制字符串1011的十进制形式。

5. 示例代码运行结果

下面是使用示例代码运行的结果：

# 十进制转二进制
decimal_number = 15
binary_number = bin(decimal_number)

print(binary_number)
# Output: 0b1111

# 二进制转十进制
binary_number = '1011'
decimal_number = int(binary_number, 2)

print(decimal_number)
# Output: 11

# 利用位运算实现十进制转二进制
decimal_number = 15
binary_number = ""

while decimal_number > 0:
    binary_number = str(decimal_number % 2) + binary_number
    decimal_number = decimal_number >> 1

print(binary_number)
# Output: 1111

# 利用位运算实现二进制转十进制
binary_number = '1011'
decimal_number = 0

for digit in binary_number:
    decimal_number = (decimal_number << 1) | int(digit)

print(decimal_number)
# Output: 11