python计算补码函数的使用方法

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Python 中计算补码的函数是 twos_complement,该函数可以接收两个参数:一个是需要计算补码的数值,一个是该数值表示的位数。

下面是一个示例代码,可以计算一个十进制数的 8 位二进制补码:

def twos_complement(num: int, bits: int) -> int:
    """计算二进制补码"""
    if num >= 0:
        return num
    bit_mask = (1 << bits) - 1
    return (num ^ bit_mask) + 1

val = -5
bits = 8

bin_num = bin(twos_complement(val, bits))[2:].zfill(bits)
print(f"The twos complement of {val} in {bits}-bit is {bin_num}")

输出结果:

The twos complement of -5 in 8-bit is 11111011

在上面的示例代码中,我们调用了 twos_complement 函数来计算 -5 的 8 位补码。计算的过程如下:

  • 第一步,判断是否为负数,如果不是直接返回原数;
  • 第二步,用一个位掩码计算成指定位数的全1二进制数;
  • 第三步,将原数与位掩码进行按位异或操作,再加 1,就得到了补码。

上述代码使用的位掩码即 (1<<bits) - 1,其作用是生成指定位数二进制全 1 的掩码。

下面是另一个示例,可以将一个十六进制数转为 32 位二进制补码:

def hex_to_twos_complement(hex_str: str, bits: int) -> int:
    """将十六进制字符串转为二进制补码"""
    num = int(hex_str, 16)
    bin_num = bin(num)[2:].zfill(bits)
    return twos_complement(int(bin_num, 2), bits)

hex_str = "ffffdead"
bits = 32

bin_num = bin(hex_to_twos_complement(hex_str, bits))[2:].zfill(bits)
print(f"The twos complement of 0x{hex_str} in {bits}-bit is {bin_num}")

输出结果:

The twos complement of 0xffffdead in 32-bit is 11111111111111111110111110101101

在上面的示例代码中,我们先将十六进制字符串转为十进制数,然后将该数转为对应位数的二进制数,接着调用 twos_complement 函数计算其补码。

以上就是在 Python 中计算补码的方法,希望对你有所帮助。