3.1.5 位运算符
位运算符是把数字看作二进制数来进行计算的，因此需要先将要执行运算的数据转换为二进制，然后才能执行运算。Python中的位运算符有按位与（&）、按位或（｜）、按位异或（^）、按位取反（~）、左移位（<<）和右移位（>>）运算符。
说明
整型数据在内存中以二进制的形式表示，如整型变量7的32位二进制表示00000000 00000000 00000000 00000111，其中，左边最高位是符号位，最高位为0表示正数，若为1则表示负数。负数采用补码表示，如−7的32位二进制表示为11111111 11111111 11111111 11111001。
1．“按位与”运算
“按位与”运算的运算符为“&”，它的运算法则是，两个操作数的二进制表示，只有对应位都为1，结果位才为1，否则为0。如果两个操作数的精度不同，则结果的精度与精度高的操作数相同，如图3.7所示。
图3.7 12&8的运算过程
2．“按位或”运算
“按位或”运算的运算符为“|”，它的运算法则是，两个操作数的二进制表示，只有对应位都为0，结果位才为0，否则为1。如果两个操作数的精度不同，则结果的精度与精度高的操作数相同，如图3.8所示。
3．“按位异或”运算
“按位异或”运算的运算符是“^”，它的运算法则是，当两个操作数的二进制表示相同（同时为0或同时为1）时，结果为0，否则为1。如果两个操作数的精度不同，则结果数的精度与精度高的操作数相同，如图3.9所示。
4．“按位取反”运算
“按位取反”运算也称“按位非”运算，运算符为“~”。“按位取反”运算就是将操作数对应二进制中的1修改为0，0修改为1，如图3.10所示。
图3.8 4|8的运算过程
图3.9 31^22的运算过程
图3.10 ~123的运算过程
在Python中使用print()函数输出图3.7～图3.10的运算结果，代码如下：
01 print("12&8 = "+str(12&8)) # 按位与计算整数的结果
02 print("4|8 = "+str(4|8)) # 按位或计算整数的结果
03 print("31^22 = "+str(31^22)) # 按位异或计算整数的结果
04 print("~123 = "+str(~123)) # 按位取反计算整数的结果
运算结果如图3.11所示。
图3.11 图3.7～图3.10的运算结果
5．“左移位”运算
“左移位”运算符为“<<”，它的运算法则是将一个二进制操作数向左移动指定的位数，左边（高位端）溢出的位被丢弃，右边（低位端）的空位用0补充。左移位运算相当于乘以2n。
例如，int类型数据48对应的二进制数为00110000：将其左移1位，根据左移位运算符的运算规则可以得出(00110000<<1)=01100000，所以转换为十进制数就是96（48×2）；将其左移2位，根据左移位运算符的运算规则可以得出(00110000<<2)=11000000，所以转换为十进制数就是192（48×22）。其执行过程如图3.12所示。
6．“右移位”运算
“右移位”的运算符为“>>”，它的运算法则是将一个二进制操作数向右移动指定的位数，右边（低位端）溢出的位被丢弃，而当填充左边（高位端）的空位时：如果最高位是0（正数），则左侧空位填入0；如果最高位是1（负数），则左侧空位填入1。右移位运算相当于除以2n。
正数48右移1位的运算过程如图3.13所示。
图3.12 左移位运算
图3.13 正数的右移位运算过程
负数−80右移2位的运算过程如图3.14所示。
图3.14 负数的右移位运算过程
说明
由于移位运算的速度很快，当程序中遇到表达式乘以或除以2n的情况时，一般采用移位运算来代替。
【例3.4】使用位移运算符对密码进行加密。（实例位置：资源包\TM\sl\03\04）
在IDLE中创建一个名称为encryption.py的文件，然后在该文件中定义两个变量：一个用于保存密码，另一个用于保存加密参数。接着应用左移位运算符实现加密，并输出结果。最后应用右移位运算符实现解密，并输出结果，代码如下：
01 password = 87654321 # 密码
02 key = 7 # 加密参数
03 print("\n原密码：",password) # 输出原密码
04 password = password << key # 将原密码左移，生成新的数字
05 print("\n加密后：",password) # 输出加密后的密码
06 password = password >> key # 将新密码右移，还原密码
07 print("\n解密后：",password) # 输出解密后的密码
运行上述代码，将显示如图3.15所示的运行结果。
图3.15 对密码进行加密和解密的结果