UNISIA-SE Tech Blog

1. 前提条件

▼ Python3.6がインストールされていること。
このページでは、venvの仮想環境(Python3.6)上にNumPyをインストールした環境で、Python対話モード(Pythonインタプリタ)にて実装サンプルを記載している。

※ Python対話モードについては下記を参考。
Python対話モード：[Python] 対話モード (インタプリタ) の使用方法

2. ビット演算子の種類

演算子	説明
a | b	aとbのビット単位の論理和
a ^ b	aとbのビット単位の排他的論理和
a & b	aとbのビット単位の論理積
~ a	aのビット単位の反転(否定)
a << b	aをbビット分、左にシフト
a >> b	aをbビット分、右にシフト

3. 論理和 OR ( | )

▼ 実装サンプル

$ python
 >>>
 >>> # 0100 の 末尾2桁 を 1 (ON) にする
 >>> bit_a = 0b0100
 >>> bit_b = 0b0111
 >>> bit_c = bit_a | bit_b
 >>>
 >>> # 演算結果 (10 進数)
 >>> print(bit_c)
 7
 >>> # 演算結果 (2 進数)
 >>> print(bin(bit_c))
 0b111
 >>>

4. 排他的論理和 XOR ( ^ )

▼ 実装サンプル

$ python
 >>>
 >>> # 1111 の 先頭 2桁 は 0 (OFF)に、末尾2桁 は 1 (反転)とする。
 >>> bit_a = 0b1111
 >>> bit_b = 0b1100
 >>> bit_c = bit_a ^ bit_b
 >>> # 演算結果 (10 進数)
 >>> print(bit_c)
 3
 >>> # 演算結果 (2 進数)
 >>> print(bin(bit_c))
 0b11
 >>>

5. 論理積 AND ( & )

▼ 実装サンプル

$ python
 >>>
 >>> # 1111 の 末尾3桁 を 0 (OFF) にする
 >>> bit_a = 0b1111
 >>> bit_b = 0b1000
 >>> bit_c = bit_a & bit_b
 >>>
 >>> # 演算結果 (10 進数)
 >>> print(bit_c)
 8
 >>> # 演算結果 (2 進数)
 >>> print(bin(bit_c))
 0b1000
 >>>

6. 反転 NOT ( ~ )

▼ 実装サンプル ：~ a が \(- ( a + 1 )\) となる確認。

$ python
 >>>
 >>> # 0b0101 を反転する
 >>> bit_a = 0b0101
 >>> bit_b = ~bit_a
 >>> # ① 演算結果 (10 進数) ※ - ( a + 1 ) と一致
 >>> print(bit_b)
 -6
 >>> # ② 演算結果 (2 進数) ※ - ( a + 1 ) と一致
 >>> print(bin(bit_b))
 -0b110
 >>>

▼ 実装サンプル ：a を単純反転した補数に -1 を掛けた値(符号反転) が \(- ( a + 1 )\) となる確認。

$ python
 >>>
 >>> # 0b0101 を単純反転する (排他的論理和)
 >>> bit_a = 0b0101 ^ 0b1111
 >>> print(bin(bit_a))
 0b1010
 >>> # 0b1010 の補数を求める
 >>> bit_b = 0b10000 - bit_a
 >>> print(bin(bit_b))
 0b110
 >>> # 0b110 に -1 を掛ける(符号反転)
 >>> bit_c = -1 * bit_b
 >>> # ① 演算結果 (10 進数) ※ - ( a + 1 ) と一致
 >>> print(bit_c)
 -6
 >>> # ② 演算結果 (2 進数) ※ - ( a + 1 ) と一致
 >>> print(bin(bit_c))
 -0b110
 >>>

7. 左シフト ( << )

▼ 実装サンプル

$ python
 >>>
 >>> # 0b10101111(10 進数で175)を左に2シフトする
 >>> bit_a = 0b10101111
 >>> bit_b = bit_a << 2
 >>> # 演算結果 (10 進数)
 >>> print(bit_b)    # 175の4(2の2乗)倍となる
 700
 >>> # 演算結果 (2 進数)
 >>> print(bin(bit_b))    # 左に2シフトし、空白となった右側の2桁は 0 となる
 0b1010111100
 >>>

8. 右シフト ( >> )

▼ 実装サンプル

$ python
 >>>
 >>> # 0b10000000(10 進数で128)を右に2シフトする
 >>> bit_a = 0b10000000
 >>> bit_b = bit_a >> 2
 >>> # 演算結果 (10 進数)
 >>> print(bit_b)    #   128の1/4(2のマイナス2乗)倍となる
 32
 >>> # 演算結果 (2 進数)
 >>> print(bin(bit_b))    # 右に2シフトし、最下位より右に溢れたビット(00)は破棄となる
 0b100000
 >>>
 >>> # ※割り切れない場合
 >>> # 0b10101111(10 進数で163)を右に2シフトする
 >>> bit_c = 0b10100011
 >>> bit_d = bit_c >> 2
 >>> # 演算結果 (10 進数)   
 >>> print(bit_d)    # 割り切れない場合、小数点第1位を四捨五入
 40
 >>> # 演算結果 (2 進数)
 >>> print(bin(bit_d))    # 右に2シフトし、最下位より右に溢れたビット(11)は破棄となる
 0b101000
 >>>

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