寻找一种更优雅的方式将字节转换为位列表答案

【问题标题】：Searching a more elegant way for converting a byte to a list of bits寻找一种更优雅的方式将字节转换为位列表
【发布时间】：2016-05-11 01:41:12
【问题描述】：

我目前正在使用这个小函数将字节转换为整数位列表，因为我需要遍历字节的单个位。

def byteToBitList(byte):
    return [int(bit) for bit in "{0:08b}".format(byte)]

但我不认为它很优雅。有一个更好的方法吗？可能不使用字符串？

【问题讨论】：

标签： python list function byte bit

【解决方案1】：

您始终可以从使用bitwise operations 中受益，它适用于标准整数对象。只需将您的数字一次移动一位并收集最右边的位值。例如：

>>> byte = 0xFC
>>> list_size = 8
>>> [(byte >> i) & 1 for i in range(list_size)][::-1] # reverse this array, since left-most bits are evaluated first.
[1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0]

使用 IPython 计时：1000000 loops, best of 3: 1.54 µs per loop

甚至可以在不反转数组的情况下生成此列表：

>>> byte = 0xFC
>>> list_size = 8
>>> [(byte & (1 << (list_size - 1 - k))) >> (list_size - 1 - k) for k in range(list_size)]
[1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0]

使用 IPython 计时：100000 loops, best of 3: 2.3 µs per loop。显然，倒排列表比使用两班倒更快！

另外，this Stack Overflow thread 包含一个非常相似的问题。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果要避免字符串运算，可以使用二元运算，即移位<<和>>结合逻辑和&。

>>> def byteToBitList(byte):
    return [(byte & (1 << k)) >> k for k in range(8)]

>>> byteToBitList(0xfc)
[0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1]

【讨论】：

请注意，您的输出是相反的：0xFC 是 0b11111100。我已经写了这个问题的答案，展示了如何以正确的顺序获取位列表。

【解决方案3】：

您可以使用以下更快的解决方案：

byte = 0xfc

In [206]: list(map(int, bin(byte)[2:].zfill(8)))
Out[206]: [1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0]

时机：

In [209]: %timeit byteToBitList(byte)
100000 loops, best of 3: 5.69 us per loop

In [211]: %timeit list(map(int, bin(byte)[2:].zfill(8)))
100000 loops, best of 3: 4.27 us per loop

【讨论】：

【解决方案4】：

您可以结合bin() 和str.zfill() 进行一些修剪，将整数转换为二进制表示：

def byteToBitList(byte):
    return [int(bit) for bit in bin(byte)[2:].zfill(8)]

这假设byte 确实是一个值0-255 的无符号整数。任何更大的结果列表将超过 8 位，尽管结果是正确的，只是没有填充零。

【讨论】：