Liczby binarne w Pythonie

Jedną techniką reprezentacji liczb jest system liczb binarnych. Jest stosowany przede wszystkim w komputerach cyfrowych lub systemach. Każde urządzenie z tylko dwoma możliwymi stanami lub warunkami może reprezentować ilości binarne, które są reprezentowane przez systemy binarne. Na przykład przełącznik ma po prostu dwa stany: włączone lub wyłączone. Aby pracować z liczbami binarnymi w Pythonie, możemy zastosować podstawowe podejście i funkcje wbudowane przez Pythona, umożliwiając nam przekształcenie liczb binarnych na różne systemy liczbowe zgodnie z ich wymaganiami. Na przykład wartości binarne można przekonwertować na liczby dziesiętne i odwrotnie, a także w system liczby ósemek. Zwykle możemy reprezentować system binarny za pomocą 0 lub 1 cyfry. Radix systemu liczbowego, który możemy również nazywać jego podstawą, wynosi 2. W tym samouczku nauczymy Cię użytkowania i pracy liczb binarnych w Pythonie.

Zastosowanie liczb binarnych

Języki programowania komputerowego używają systemu liczb binarnych, który jest pomocny w kodowaniu cyfrowym i jest szczególnie cenny w technologii komputerowej. Liczby binarne mogą być również używane w algebrze logicznej, która jest często używana w programowaniu.

Zalety i wady systemu liczb binarnych

Podstawową zaletą korzystania z systemu liczb binarnych jest to, że zapewnia łatwą do reprezentacji bazę dla urządzeń elektronicznych. Liczby binarne są bardzo proste w użyciu podczas kodowania, wymaga mniej obliczeń i ma niższe obliczeniowe wskaźniki błędów. Ponieważ jest o wiele więcej cyfr binarnych niż odpowiadające cyfry dziesiętne, liczby binarne są trudne dla ludzi do zrozumienia i pisania.

Jak przekonwertować Int na binarny w Pythonie

Ta sekcja pomaga nam zrozumieć metodę konwersji INT na binarny, a także wyjaśnia, w jaki sposób struny binarne są przechowywane w komputerach. Następnie poznamy cztery różne techniki konwersji Pythona dla INT do binarnego. Funkcja Format (), Funkcja F, funkcja bin () i implementacja Pythona bez użycia jakichkolwiek funkcji to kilka przykładów, których użyjemy do konwersji INT do binarnej.

Najpierw zrozum struny binarne dla liczb całkowitych:

System dziesiętny, który jest konwencjonalnym systemem liczb całkowitych, z którym wszyscy jesteśmy znani, zawiera dziesięć różnych symboli, ponieważ opiera się na podstawie dziesięciu. Te symbole, które reprezentują od 0 do 9 cyfr, pozwalają nam utworzyć wszystkie konwencjonalne kombinacje liczbowe. Przeciwnie, struny binarne zawierają tylko dwie cyfry do wyrażenia różnych liczb całkowitych, ponieważ mają podstawę dwóch.

Int do konwersji binarnej

Zacznijmy od przekształcenia liczby całkowitej w funkcję binarną za pomocą funkcji bin ().

Przekształcanie int binarnego za pomocą funkcji bin ()

Funkcja bin () Pythona, która oznacza „binarne”, pozwala nam przekształcić liczbę całkowitą w binarny ciąg, który jest prefiksowany przez „0b”. Przyjrzymy się również konwersji liczby całkowitej bez prefiksu w nadchodzącym sekcji.

Kod:

Liczba całkowita = 22
B = Bin (liczba całkowita)
Drukuj (B)

Wyjście:

Najpierw tworzymy zmienną i przypisujemy jej wartość INT 22. Przekazując tę ​​zmienną w BIN (), funkcja zwraca ciąg binarny „10110” z prefiksem 0b. Możemy również zweryfikować rodzaj wartości wyjściowej za pomocą metody type ().

Kod:

Liczba całkowita = 22
B = Bin (liczba całkowita)
drukuj (typ (b))

Wyjście:

Spróbujmy użyć bin () do konwersji negatywnej liczby całkowitej na ciąg binarny:

Kod:

neg = -20
B = bin (neg)
Drukuj (B)

Wyjście:

Widzimy, że nasz ciąg zawiera również „-”, co wskazuje, że zwrócony ciąg binarny jest wartością ujemną.

Przekształcenie INT na binarny za pomocą formatowania ciągów

Formatowanie ciągów można użyć do utworzenia łańcucha binarnego z liczby całkowitej Python bez przedrostka „0b”. Możemy zdefiniować różne typy formatów, aby wysłać wartości za pomocą funkcji formatowania łańcucha Pythona. W tym przypadku wprowadzamy kod formatu „0: B”, który umożliwia nam konwersję INT na binarny.

Zobaczmy, w jaki sposób możemy użyć formatowania ciągów, aby przekazać kilka wartości całkowitej, zarówno dodatnie, jak i ujemne, dla Konwersji INT do binarnej.

Kod:

POS = 45
neg = -45
pos_to_bin = '0: b'.Format (POS)
neg_to_bin = '0: b' '.Format (neg)
print (f 'pos_to_bin =')
print (f 'neg_to_bin =')

Wyjście:

Jak widać, funkcja zwróciła ciąg binarny bez prefiksu „0b” .

Przekształcanie int na binarne za pomocą st-stringów

Formatowanie sznurków może być bardziej zrozumiałe za pomocą Python F-strings. Umożliwiają nam również sformatowanie naszych strun w sposób podobny do konwencjonalnego formatowania strun. Strings F w Pythonie to ciągami tworzone przez prefiksowanie sznurka z „f” lub „f”. Spójrzmy, w jaki sposób Python F-strings można użyć do przekształcenia liczby całkowitej w binarny sznur.

Kod:

POS = 14
neg = -14
pos_binary = f 'pos: b'
neg_binary = f 'neg: b'
print (f 'pos_binary =')
print (f 'neg_binary =')

Wyjście:

Tutaj możemy zauważyć, że funkcja pomyślnie przekonwertowała podane wartości na struny binarne. Python F-strings może nie działać we wszystkich wersjach Python, ale są one proste w użyciu i zrozumienia.

Odkryjesz, jak przekształcić INT w ciąg binarny za pomocą metody Python Format () w następnym rozdziale.

Przekształcenie INT na binarne za pomocą metody format ()

Za pomocą wbudowanej metody Format () to inny sposób przekształcenia Python Int na sznur binarny. Wartość/int i specyfikacja formatu można wprowadzić do metody format () jako argumenty. Ponieważ w rezultacie chcemy uzyskać ciąg binarny, przechodzimy liczbę całkowitą, a format jest określony jako „B”.

Kod:

POS = 42
neg = -42
pos_binary = format (POS, „B”)
neg_binary = format (neg, „b”)
Drukuj (POS_Binary)
druk (neg_binary)

Wyjście:

W ten sposób konwersja Python Int na ciąg jest bardzo czytelny i prosty. Określając typ, metoda rozumie, że zmieniamy jedną wartość na drugą.

Przekształcanie Int na binarny za pomocą zwykłego pyhona

Teraz zobaczysz, jak wykonać liczbę całkowitą Python do konwersji ciągów. Tworzona jest niestandardowa funkcja, aby to osiągnąć, ale będziesz w stanie zrozumieć, w jaki sposób funkcje konwersji. Chociaż nie musisz tego robić w praktyce, jeśli pracujesz jako programista Python, powinieneś zapoznać się z tą techniką konwersji Int do binarnej.

Kod:

def inttobinary (int):
binary_str = "
While (int> 0):
digit = int % 2
binary_str += str (cyfra)
int = int // 2
binary_str = binary_str [::-1]
return binary_str
Drukuj (inttobinary (18))

Wyjście:

Wadą korzystania z tej funkcji jest to, że działa ona tylko dla dodatnich wartości INT.

Widzieliśmy, jak int można przekształcić w binarny w Python. Możemy również przekonwertować ciągi na wartości binarne za pomocą wielu funkcji.

Ciąg do konwersji binarnej

Tutaj użyjemy metod łączenia (), ord () i format () do konwersji ciągu na binarny. Znaki w dostarczonym ciągu są konwertowane na binarne przy użyciu ich odpowiednich wartości ASCII.

Spójrzmy na listę funkcji, które będą używane w następującym kodzie dla ciągów do konwersji binarnej

dołączyć(): Aby utworzyć jedną jednostkę, przyjmuje wszystkie elementy/komponenty i dołącza do nich. Ta funkcja łączy każdy znak (w tym białe przestrzenie) określonego ciągu w jednym encji.

Ord (): Ta metoda przekształca znak w powiązaną wartość Unicode.

format(): Poprzez format danych punktowych umożliwia połączenie fragmentów ciągu w określonych odstępach czasu.

Teraz konwertujemy dany ciąg na binarny za pomocą tych funkcji:

Kod:

string = "kochamy Pythona"
print („określony string =”, string)
binary = ".dołącz (format (ord (x), „08b”) dla x w ciągu)
druk („binary =”, binarny)

Wyjście:

Po pierwsze, ciąg „We Love Python” jest deklarowany jako przekształcony w binarny. Następnie wydrukowaliśmy ciąg, aby wyświetlić go na wyjściu. Następnie zastosowano metodę format () przy użyciu parametrów ORD () i „08b” w celu przekonwertowania każdego znaku ciągu na binarny za pomocą A dla pętli. Na koniec wydrukowaliśmy wartość binarną, która jest przechowywana w zmiennej „binarnej”.

Wniosek

W tym samouczku najpierw zbadaliśmy wprowadzenie systemu liczb binarnych. Omówiliśmy niektóre zastosowania liczb binarnych wraz z ich zaletami i wadami. Następnie omówiliśmy, jak przekonwertować INT na binarny za pomocą Pythona. Wyjaśniliśmy, jak to osiągnąć na różne sposoby, w tym przy użyciu funkcji Format (), F-Strings, funkcji Python bin () i przy użyciu zwykłego Pythona. Wdrożyliśmy również przykład, aby pokazać, w jaki sposób ciągi można przekształcić w binarny.