Python开发【笔记】：“~” 按位取反运计算方法

按位取反：

要弄懂这个运算符的计算方法，首先必须明白二进制数在内存中的存放形式，二进制数在内存中是以补码的形式存放的

原码

原码(true form)是一种计算机中对数字的二进制定点表示方法。原码表示法在数值前面增加了一位符号位（即最高位为符号位）：正数该位为0，负数该位为1（0有两种表示：+0和-0），其余位表示数值的大小。

[+7]原= 0 0000111 B
[-7]原= 1 0000111 B 

 

反码

反码：正数：正数的反码与原码相同。

负数：负数的反码，符号位为“1”，数值部分按位取反。例如： 符号位 数值位

[+7]反= 0 0000111 B
[-7]反= 1 1111000 B

补码

正数：正数的补码和原码相同。

负数：负数的补码则是符号位为“1”。并且，这个“1”既是符号位，也是数值位。数值部分按位取反后再在末位（最低位）加1。也就是“反码+1”。

[+7]补= 0 0000111 B
[-7]补= 1 1111001 B

　　

按位取反

先将初始数值转换成二进制数，再对二进制数的每一位（包括第一位的符号位）进行运算：即将0变为1、将1变为0。得到的是最终结果的补码，要转换为最终结果的原码则需再次取补码，就能得到计算结果

【例1】对 5 进行取反。
假设为16位。
5转换为二进制数为： 0000 0000 0000 0101得到二进制数
每一位取反： 1111 1111 1111 1010得到最终结果的补码
取补码： 1000 0000 0000 0110得到最终结果的原码
转换为十进制数：-6
则 5 取反为 -6 .

【例2】对 -5 进行取反。
假设为16位。
-5 转换为二进制数为： 1000 0000 0000 0101得到二进制数
取补码： 1111 1111 1111 1011得到二进制数的补码
每一位取反： 0000 0000 0000 0100 得到最终结果的补码
取补码： 0000 0000 0000 0100得到最终结果的原码
转换为十进制数：4
则 -5 取反为 4 .

简便方法

也可以用适合人类运算的计算方法：

如对 a 按位取反，则得到的结果为 -(a+1) .

此条运算方式对正数负数和零都适用。