将二进制位组合在一起答案

【问题标题】：Group binary bits together将二进制位组合在一起
【发布时间】：2014-05-03 00:42:24
【问题描述】：

我有一个数字列表（这里是一个 4 位数字的例子，但我想用 16 位整数来做）：

L = [0b1000,0b1100,0b1111,0b1001, 0b0000]

我想将所有第 1 位组合在一起，然后将所有第 2 位组合在一起，然后将所有第 3 位组合在一起，等等，如下所示：

out = 0b11110011000010000110

此解决方案（由@markcial 提出）有效：

print [[a[i] for a in [format(b,'04b') for b in L]] for i in range(4)]
#[['1', '1', '1', '1', '0'], ['0', '1', '1', '0', '0'], ['0', '0', '1', '0', '0'], ['0', '0', '1', '1', '0']]

但我想避免字符串格式化来执行这些二进制操作。

如何在不使用字符串格式的情况下将位组合在一起？

【问题讨论】：

你以后还能用一些字符串方法把结果转换成整数吗？或者根本就不是字符串？
@PauloBu，如果可能的话，我想避免使用字符串：对每个位操作使用字符串字符就像将内存使用量乘以 8（每个字符串字符使用 8 位）

标签： python binary bit-manipulation

【解决方案1】：

也许这个算法适合你的需要，我会用 4 位数字解释它，你以后可以扩展它以使用 16 位。

L = [0b1000,0b1100,0b1111,0b1001, 0b0000]
bits = 4  # total bits
next_bit = bits*len(L)-1  # next position to be calculated
res = 0

for i in range(bits-1,-1,-1):  # iterate 3,2,1,0 (bits backwards)
    for x in L:                # iterate through every integer in L
        res = res | (((x&1<<i)>>i)<<next_bit)  # say what? o.O
        next_bit-=1            # set next_bit to the next position to be calculated

 >>> bin(res)
'0b11110011000010000110'

基本上，它的作用是遍历每个位位置以在每个数字中进行分析，然后遍历每个数字以分析该位置，一旦您知道要分析哪个数字的哪个位置，您就执行这个奇怪的计算：@ 987654322@.

循环将在res 上累积我解释的计算结果：

x&1<<i 将测试位置 i 的位是否打开
((x&1<<i)>>i) 向后移动 i 位将确保结果为 1 或 0
(((x&1<<i)>>i)<<next_bit) 向前移动 next_bit 会将位设置为 1 或 0 在位置 next_bit。

你需要这个next_bit 整数来记录你需要设置的结果的下一位是什么。例如，由于您有 5 个四位数字，因此您知道结果将有 5*4 位。

我不太喜欢这两个 for 循环。在 C 中这可能很好，但在 Python 中它们不是很有效。我还在想办法去掉它们。我敢于用这个简单的 oneliner 对它们进行基准测试：

>>>L = [0b1000,0b1100,0b1111,0b1001, 0b0000]
>>>int(''.join(['1' if x&1<<i else '0' for i in range(3,-1,-1) for x in L]),2)
995462

您会对性能感到惊讶。

希望这会有所帮助！

【讨论】：

非常感谢！我试图了解它是如何工作的......有没有办法将输出作为二进制数据存储到字节中（即每次我们有 8 位时，我们将其打包成一个字符/字节）所以最后我们有一个（不可读）字节字符串？
嗯，不太明白你在做什么。在第一个算法中，我们正在计算一个数字，该数字也可以通过一些位旋转来打包成 8 位字符。我认为 python array 或 struct 中也有一些模块可以帮助您解决这个问题。

【解决方案2】：

感谢与@PauloBu 的合作，这就是我一直在寻找的东西（我承认我的问题有点不清楚）：输出数字被打包成字节（8 位）以便于写入文件：

import struct
L = [0b1000,0b1100,0b1111,0b1001, 0b0000]
bits = 4
res = 0
processed_bits = 0
s = ''
for i in range(bits-1,-1,-1): 
    for x in L: 
        res = res | (((x&1<<i)>>i) << (7-processed_bits))  
        processed_bits += 1           
        if processed_bits == 8:
            s += struct.pack('B', res)
            res = 0
            processed_bits = 0

with open('blah.bin', 'wb') as f:
    f.write(s)

【讨论】：