Pretvarjanje binarnih, oktalnih in heksadecimalnih števil in nizov med seboj in iz njih v programu Python

Posel

Python lahko obdeluje števila in nize kot binarna, osmiška in šestnajstiška števila ter običajna decimalna števila. Prav tako jih je mogoče enostavno pretvoriti med njimi.

V tem razdelku bodo razložene naslednje vsebine skupaj z vzorčno kodo.

  • Zapišite cela števila v dvojiškem, osmeriškem in šestnajstiškem sistemu.
  • Pretvarjanje števil v nize v binarnem, oktalnem in šestnajstiškem zapisu.
    • vgrajena funkcija (npr. v programskem jeziku)bin(),oct(),hex()
    • metoda nizovstr.format(), vgrajene funkcijeformat(), f niz
    • Pretvarjanje negativnega celega števila v niz v dvokomponentni obliki.
  • Pretvarjanje nizov v dvojiškem, osmeriškem in šestnajstiškem zapisu v števila.
    • vgrajena funkcija (npr. v programskem jeziku)int()
  • Primeri uporabe
    • Aritmetika binarnih nizov
    • Pretvarjanje med dvojiškimi, osmeriškimi in šestnajstiškimi števili

Zapišite cela števila v dvojiškem, osmeriškem in šestnajstiškem sistemu.

Z dodajanjem naslednjih predpon lahko celoštevilska števila int zapišemo v dvojiški, osmiški in šestnajstiški obliki.
Uporabite lahko tudi velike tiskane črke.

  • Binarno število:0bali0B
  • Oktalno:0oali0O
  • Šestnajstiško število:0xali0X

Izpis funkcije print() bo v decimalnem zapisu.

bin_num = 0b10
oct_num = 0o10
hex_num = 0x10

print(bin_num)
print(oct_num)
print(hex_num)
# 2
# 8
# 16


Bin_num = 0B10
Oct_num = 0O10
Hex_num = 0X10

print(Bin_num)
print(Oct_num)
print(Hex_num)
# 2
# 8
# 16

Tudi s predpono je tip celoštevilski int.

print(type(bin_num))
print(type(oct_num))
print(type(hex_num))
# <class 'int'>
# <class 'int'>
# <class 'int'>

print(type(Bin_num))
print(type(Oct_num))
print(type(Hex_num))
# <class 'int'>
# <class 'int'>
# <class 'int'>

Ker gre za celoštevilski tip, se lahko uporablja za običajne aritmetične operacije.

result = 0b10 * 0o10 + 0x10
print(result)
# 32

Od različice Python 3.6 je mogoče v številke vstaviti podčrtaj _. Ponavljanje podčrtanke _ bo povzročilo napako, vendar jih lahko vstavite, kolikor želite, dokler jih ne ponovite.

Podčrtaj _ ne vpliva na število, zato ga lahko uporabite kot ločilo, kadar je številk veliko. Če na primer vstavite podčrtanko _ na vsake štiri številke, je to enostavno za branje.

print(0b111111111111 == 0b1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1)
# True

bin_num = 0b1111_1111_1111
print(bin_num)
# 4095

Pretvarjanje števil v nize v binarnem, oktalnem in šestnajstiškem zapisu.

Za pretvorbo števila v niz v binarnem, oktalnem ali šestnajstiškem zapisu uporabite naslednje vgrajene funkcije.

  • vgrajena funkcija (npr. v programskem jeziku)bin(),oct(),hex()
  • metoda nizovstr.format(), vgrajene funkcijeformat(), f niz

V tem razdelku je razloženo tudi, kako dobiti niz, izražen v dvokomponentni obliki za negativne vrednosti.

Vgrajene funkcije bin(), oct(), hex()

Naslednje vgrajene funkcije lahko pretvorijo števila v binarne, oktalne in heksadecimalne nize.

  • Binarno število:bin()
  • Oktalno:oct()
  • Šestnajstiško število:hex()

Vsak od njih vrne niz z naslednjimi predponami

  • Binarno število:0b
  • Oktalno:0o
  • Šestnajstiško število:0x
i = 255

print(bin(i))
print(oct(i))
print(hex(i))
# 0b11111111
# 0o377
# 0xff

print(type(bin(i)))
print(type(oct(i)))
print(type(hex(i)))
# <class 'str'>
# <class 'str'>
# <class 'str'>

Če predpone ne potrebujete, uporabite slice[2:], da izluščite niz za njo, ali pa uporabite format(), kot je razloženo v nadaljevanju.

print(bin(i)[2:])
print(oct(i)[2:])
print(hex(i)[2:])
# 11111111
# 377
# ff

Če ga želite pretvoriti v decimalni niz, lahko uporabite funkcijo str().

print(str(i))
# 255

print(type(str(i)))
# <class 'str'>

Vgrajena funkcija format(), string metoda str.format(), f string

Vgrajena funkcija format() ter metodi str.format() in f-string lahko številke pretvorijo tudi v binarne, oktalne in heksadecimalne nize.

Drugi argument funkcije format() lahko pretvorite v binarne, oktalne in heksadecimalne nize, če ga določite na naslednji način.

  • Binarno število:b
  • Oktalno:o
  • Šestnajstiško število:x
print(format(i, 'b'))
print(format(i, 'o'))
print(format(i, 'x'))
# 11111111
# 377
# ff

print(type(format(i, 'b')))
print(type(format(i, 'o')))
print(type(format(i, 'x')))
# <class 'str'>
# <class 'str'>
# <class 'str'>

Če želite dobiti niz s predpono 0b,0o,0x, dodajte # v niz za specifikacijo oblikovanja.

print(format(i, '#b'))
print(format(i, '#o'))
print(format(i, '#x'))
# 0b11111111
# 0o377
# 0xff

Prav tako je mogoče 0 izpolniti s poljubnim številom številk. Upoštevajte, da je treba pri izpolnjevanju ničle s predpono upoštevati tudi število znakov za predpono (dva znaka).

print(format(i, '08b'))
print(format(i, '08o'))
print(format(i, '08x'))
# 11111111
# 00000377
# 000000ff

print(format(i, '#010b'))
print(format(i, '#010o'))
print(format(i, '#010x'))
# 0b11111111
# 0o00000377
# 0x000000ff

Za pretvorbo lahko uporabite tudi metodo str.format().

print('{:08b}'.format(i))
print('{:08o}'.format(i))
print('{:08x}'.format(i))
# 11111111
# 00000377
# 000000ff

Od različice Python 3.6 naprej lahko uporabite tudi niz f.f'xxx'

print(f'{i:08b}')
print(f'{i:08o}')
print(f'{i:08x}')
# 11111111
# 00000377
# 000000ff

Pretvarjanje negativnega celega števila v niz v dvokomponentni obliki.

Ko negativno celo število pretvorite v binarni ali šestnajstiški niz z uporabo funkcij bin() ali format(), bo absolutna vrednost imela znak minus.

x = -9

print(x)
print(bin(x))
# -9
# -0b1001

V Pythonu se bitne operacije z negativnimi celimi števili prav tako izvajajo v predstavitvi z dvema dopolnitvama. Če torej želite dobiti niz, izražen v obliki dvojnega dopolnila, lahko izvedete bitno logično operacijo OR& z največjim potrebnim številom bitnih številk, kot sledi.

  • 4bit:0b1111（=0xf）
  • 8bit:0xff
  • 16bit:0xffff
print(bin(x & 0xff))
print(format(x & 0xffff, 'x'))
# 0b11110111
# fff7

Pretvarjanje nizov v dvojiškem, osmeriškem in šestnajstiškem zapisu v števila.

Vgrajena funkcija int()

Za pretvorbo niza v dvojiškem, osmeriškem ali šestnajstiškem zapisu v število uporabite vgrajeno funkcijo int().

S funkcijo int(string, radix) lahko niz string str v binarnem, osmiškem, šestnajstiškem zapisu itd. pretvorite v številski int na podlagi radixa. Če je radix izpuščen, se šteje, da je število decimalno.

print(int('10'))
print(int('10', 2))
print(int('10', 8))
print(int('10', 16))
# 10
# 2
# 8
# 16

print(type(int('10')))
print(type(int('10', 2)))
print(type(int('10', 8)))
print(type(int('10', 16)))
# <class 'int'>
# <class 'int'>
# <class 'int'>
# <class 'int'>

Če je radix nastavljen na 0, se pretvorba izvede na podlagi naslednje predpone niza.

  • Binarna predpona:0bali0B
  • Oktalna predpona:0oali0O
  • Šestnajstiška predpona:0xali0X
print(int('0b10', 0))
print(int('0o10', 0))
print(int('0x10', 0))
# 2
# 8
# 16

print(int('0B10', 0))
print(int('0O10', 0))
print(int('0X10', 0))
# 2
# 8
# 16

Če je osnovno število 0 in ni predpone, se pretvori kot decimalno število, vendar upoštevajte, da bo prišlo do napake, če je začetek (leva stran) zapolnjen z 0.

print(int('10', 0))
# 10

# print(int('010', 0))
# ValueError: invalid literal for int() with base 0: '010'

V drugih primerih se lahko ničelno izpolnjeni nizi pretvorijo tako, kot so.

print(int('010'))
# 10

print(int('00ff', 16))
print(int('0x00ff', 0))
# 255
# 255

Če niza ni mogoče pretvoriti z navedenim radixom ali predpono, se pojavi napaka.

# print(int('ff', 2))
# ValueError: invalid literal for int() with base 2: 'ff'

# print(int('0a10', 0))
# ValueError: invalid literal for int() with base 0: '0a10'

# print(int('0bff', 0))
# ValueError: invalid literal for int() with base 0: '0bff'

Primeri uporabe

Aritmetika binarnih nizov

Če želite na primer izvesti operacijo z nizom v binarnem zapisu s predpono 0b.

Enostavno ga lahko pretvorite v številsko vrednost (celoštevilsko vrsto int), z njim opravite operacije in ga nato spet pretvorite nazaj v niz string str.

a = '0b1001'
b = '0b0011'

c = int(a, 0) + int(b, 0)

print(c)
print(bin(c))
# 12
# 0b1100

Pretvarjanje med dvojiškimi, osmeriškimi in šestnajstiškimi števili

Enostavno je tudi pretvarjanje binarnih, oktalnih in heksadecimalnih nizov med seboj. Ko je enkrat pretvorjen v številski int, ga je mogoče pretvoriti v niz poljubne oblike.

Izpolnjevanje ničel, predpon itd. je mogoče nadzorovati z nizom za specifikacijo oblikovanja.

a_0b = '0b1110001010011'

print(format(int(a, 0), '#010x'))
# 0x00000009

print(format(int(a, 0), '#010o'))
# 0o00000011
Copied title and URL