Python NumPy教程之二元計算詳解
二元運算符作用於位，進行逐位運算。二元運算隻是組合兩個值以創建新值的規則。
numpy.bitwise_and()： 此函數用於計算兩個數組元素的按位與。 此函數計算輸入數組中整數的底層二進制表示的按位與。
代碼#1：
# 解釋 bitwise_and() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_num1 = 10
in_num2 = 11
print ("Input number1 : ", in_num1)
print ("Input number2 : ", in_num2)
out_num = geek.bitwise_and(in_num1, in_num2)
print ("bitwise_and of 10 and 11 : ", out_num)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input number1 : 10
Input number2 : 11
bitwise_and of 10 and 11 : 10
代碼#2：
# 解釋 bitwise_and() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_arr1 = [2, 8, 125]
in_arr2 = [3, 3, 115]
print ("Input array1 : ", in_arr1)
print ("Input array2 : ", in_arr2)
out_arr = geek.bitwise_and(in_arr1, in_arr2)
print ("Output array after bitwise_and: ", out_arr)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input array1 : [2, 8, 125]
Input array2 : [3, 3, 115]
Output array after bitwise_and: [ 2 0 113]
numpy.bitwise_or()： 此函數用於計算兩個數組元素的按位或。 此函數計算輸入數組中整數的底層二進制表示的按位或。
代碼#1：
# 解釋 bitwise_or() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_num1 = 10
in_num2 = 11
print ("Input number1 : ", in_num1)
print ("Input number2 : ", in_num2)
out_num = geek.bitwise_or(in_num1, in_num2)
print ("bitwise_or of 10 and 11 : ", out_num)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input number1 : 10
Input number2 : 11
bitwise_or of 10 and 11 : 11
代碼#2：
# 解釋 bitwise_or() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_arr1 = [2, 8, 125]
in_arr2 = [3, 3, 115]
print ("Input array1 : ", in_arr1)
print ("Input array2 : ", in_arr2)
out_arr = geek.bitwise_or(in_arr1, in_arr2)
print ("Output array after bitwise_or: ", out_arr)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input array1 : [2, 8, 125]
Input array2 : [3, 3, 115]
Output array after bitwise_or: [ 3 11 127]
numpy.bitwise_xor()： 此函數用於計算兩個數組元素的按位異或。 此函數計算輸入數組中整數的底層二進制表示的按位異或。
代碼#1：
# 解釋 bitwise_xor() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_num1 = 10
in_num2 = 11
print ("Input number1 : ", in_num1)
print ("Input number2 : ", in_num2)
out_num = geek.bitwise_xor(in_num1, in_num2)
print ("bitwise_xor of 10 and 11 : ", out_num)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input number1 : 10
Input number2 : 11
bitwise_xor of 10 and 11 : 1
代碼#2：
# 解釋 bitwise_xor() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_arr1 = [2, 8, 125]
in_arr2 = [3, 3, 115]
print ("Input array1 : ", in_arr1)
print ("Input array2 : ", in_arr2)
out_arr = geek.bitwise_xor(in_arr1, in_arr2)
print ("Output array after bitwise_xor: ", out_arr)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input array1 : [2, 8, 125]
Input array2 : [3, 3, 115]
Output array after bitwise_xor: [ 1 11 14]
numpy.invert()： 此函數用於計算數組元素的按位反轉。 它計算輸入數組中整數的底層二進制表示的按位 NOT。
對於有符號整數輸入，返回二進制補碼。在二進制補碼系統中，負數由絕對值的二進制補碼表示。
代碼#1：
# 解釋 invert() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_num = 10
print ("Input number : ", in_num)
out_num = geek.invert(in_num)
print ("inversion of 10 : ", out_num)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input number : 10
inversion of 10 : -11
代碼#2：
# 解釋 invert() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_arr = [2, 0, 25]
print ("Input array : ", in_arr)
out_arr = geek.invert(in_arr)
print ("Output array after inversion: ", out_arr)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input array : [2, 0, 25]
Output array after inversion: [ -3 -1 -26]
numpy.left_shift()： 此函數用於將整數的位向左移動。通過在 arr1 的右側附加 arr2 0s（零）來向左移動位。由於數字的內部表示是二進制格式，所以這個操作相當於 arr1 乘以 2**arr2。例如，如果數字是 5，我們想要左移 2 位，那麼在左移 2 位之後，結果將是 5*(2^2) = 20
代碼#1：
# 解釋 left_shift() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_num = 5
bit_shift = 2
print ("Input number : ", in_num)
print ("Number of bit shift : ", bit_shift )
out_num = geek.left_shift(in_num, bit_shift)
print ("After left shifting 2 bit : ", out_num)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input number : 5
Number of bit shift : 2
After left shifting 2 bit : 20
代碼#2：
# 解釋 left_shift() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_arr = [2, 8, 15]
bit_shift =[3, 4, 5]
print ("Input array : ", in_arr)
print ("Number of bit shift : ", bit_shift)
out_arr = geek.left_shift(in_arr, bit_shift)
print ("Output array after left shifting: ", out_arr)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input array : [2, 8, 15]
Number of bit shift : [3, 4, 5]
Output array after left shifting: [ 16 128 480]
numpy.right_shift()： 該函數用於將整數的位右移。由於數字的內部表示是二進制格式，因此該操作相當於將 arr1 除以 2**arr2。例如，如果數字是 20，我們想要右移 2 位，那麼在右移 2 位之後，結果將是 20/(2^2) = 5。
代碼#1：
# 解釋 right_shift() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_num = 20
bit_shift = 2
print ("Input number : ", in_num)
print ("Number of bit shift : ", bit_shift )
out_num = geek.right_shift(in_num, bit_shift)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input number : 20
Number of bit shift : 2
After right shifting 2 bit : 5
代碼#2：
# 解釋 right_shift() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_arr = [24, 48, 16]
bit_shift =[3, 4, 2]
print ("Input array : ", in_arr)
print ("Number of bit shift : ", bit_shift)
out_arr = geek.right_shift(in_arr, bit_shift)
print ("Output array after right shifting: ", out_arr)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input array : [24, 48, 16]
Number of bit shift : [3, 4, 2]
Output array after right shifting: [3 3 4]
numpy.binary_repr(number, width=None)： 該函數用於將輸入數字的二進制形式表示為字符串。對於負數，如果未給出寬度，則在前面添加一個減號。如果給出瞭寬度，則返回與該寬度相關的數字的二進制補碼。
在二進制補碼系統中，負數由絕對值的二進制補碼表示。這是在計算機上表示有符號整數的最常用方法。
代碼#1：
# 解釋 binary_repr() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_num = 10
print ("Input number : ", in_num)
out_num = geek.binary_repr(in_num)
print ("binary representation of 10 : ", out_num)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input number : 10
binary representation of 10 : 1010
代碼#2：
# 解釋 binary_repr() 函數的 Python 程序
import numpy as geek
in_arr = [5, -8 ]
print ("Input array : ", in_arr)
# 不使用寬度參數的第一個數組元素的二進制表示
out_num = geek.binary_repr(in_arr[0])
print("Binary representation of 5")
print ("Without using width parameter : ", out_num)
# 使用寬度參數的第一個數組元素的二進制表示
out_num = geek.binary_repr(in_arr[0], width = 5)
print ("Using width parameter: ", out_num)
print("\nBinary representation of -8")
# 不使用寬度參數的第二個數組元素的二進制表示
out_num = geek.binary_repr(in_arr[1])
print ("Without using width parameter : ", out_num)
# 使用寬度參數的第二個數組元素的二進制表示
out_num = geek.binary_repr(in_arr[1], width = 5)
print ("Using width parameter : ", out_num)
在 IDE 上運行
輸出 ：
Input array : [5, -8]
Binary representation of 5
Without using width parameter : 101
Using width parameter: 00101Binary representation of -8
Without using width parameter : -1000
Using width parameter : 11000
numpy.packbits(myarray, axis=None) ： 此函數用於將二進制值數組的元素打包成 uint8 數組中的位。通過在末尾插入零位將結果填充到完整字節。
代碼#1：
# 解釋 packbits() 函數的 Python 程序
import numpy as np
# 使用數組函數創建數組
a = np.array([[[1,0,1],
[0,1,0]],
[[1,1,0],
[0,0,1]]])
# 使用 packbits() 函數打包數組的元素
b = np.packbits(a, axis=-1)
print(b)
在 IDE 上運行
輸出 ：
[[[160],[64]],[[192],[32]]]
numpy.unpackbits(myarray, axis=None) ： 此函數用於將 uint8 數組的元素解包為二進制值輸出數組。 myarray 的每個元素表示應解包為二進制值輸出數組的位字段. 輸出數組的形狀是一維的（如果軸為無）或與輸入數組的形狀相同，並沿指定的軸進行解包。
代碼#1：
# 解釋 unpackbits() 函數的 Python 程序 import numpy as np # 使用數組函數創建數組 a = np.array([[2], [7], [23]], dtype=np.uint8) # 使用 packbits() 函數打包數組的元素 b = np.unpackbits(a, axis = 1) print(b)
在 IDE 上運行
輸出 ：
[[0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1],
[0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1]]
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