Python是一种高级编程语言，它提供了一种简单而明确的语法，使程序员可以更专注于解决问题而非语言细节。Python使用二进制表示法来描述数字和数据。在这篇文章中，我们将深入探讨Python中的二进制表示法，并探讨它与计算机硬件之间的关系。
一、基础知识
在Python中，数字可以用不同的表示法来表示。除了最常用的十进制表示法外，Python还允许使用二进制、八进制和十六进制来表示数字。在介绍Python的二进制表示法之前，我们先来看看其他三种数字表示法。
1、八进制表示法
num_oct = 0o10 print(num_oct) # 输出 8
2、十六进制表示法
num_hex = 0x10 print(num_hex) # 输出 16
3、十进制表示法
num_dec = 10 print(num_dec) # 输出 10
在Python中，如果我们要表示一个二进制数字，可以用0b前缀，后面跟着二进制数的内容。
4、二进制表示法
num_bin = 0b10 print(num_bin) # 输出 2
通过这些示例，我们可以看出不同数字之间的区别是它的表示法。Python解释器会将数字转换为内部的二进制表示形式，以便给计算机硬件使用。
二、Python中的位运算
Python提供了一些二进制操作符，可以对二进制数进行一些常见的操作。这些操作符包括位与、位或、位异或、左移和右移。这些操作符可以与Python中的数字操作符结合使用，例如加、减、乘和除。
1、按位与(&)
按位与运算符的运算规则是将两个操作数中对应的二进制数上的位进行与操作，如果两位都是1，则该位的结果为1，否则为0。
例如，3 &= 2，这会将3转换为二进制格式(011)，2也转换为二进制格式(010)。现在我们可以使用位运算符进行按位与操作：
x = 3 y = 2 z = x & y print(z) # 输出 2
2、按位或(|)
按位或运算符的运算规则是将两个操作数中对应的二进制数上的位进行或操作，如果两位中有一个为1，则该位的结果为1，否则为0。
例如，3 |= 4，这会将3转换为二进制格式(011)，4也转换为二进制格式(100)。现在我们可以使用位运算符进行按位或操作：
x = 3 y = 4 z = x | y print(z) # 输出 7
3、按位异或(^)
按位异或运算符的运算规则是将两个操作数中对应的二进制数上的位进行异或操作，如果两位相同，则该位的结果为0，否则为1。
例如，3 ^= 1，这会将3转换为二进制格式(011)，1也转换为二进制格式(001)。现在我们可以使用位运算符进行按位异或操作：
x = 3 y = 1 z = x ^ y print(z) # 输出 2
4、左移(<<)
左移运算符的运算规则是将第一个操作数的二进制表示左移指定的位数，左移时，高位补0。
例如，3 <<= 2，这会将3转换为二进制格式(011)，然后将其左移2位变为(110)，现在我们可以使用位运算符进行左移操作：
x = 3 y = 2 z = x << y print(z) # 输出 12
5、右移(>>)
右移运算符的运算规则是将第一个操作数的二进制表示右移指定的位数，右移时，低位补0。
例如，8 >>= 2，这会将8转换为二进制格式(1000)，然后将其右移2位变为(0010)，现在我们可以使用位运算符进行右移操作：
x = 8 y = 2 z = x >> y print(z) # 输出 2
三、Python中的内置函数bin和int
Python提供了两个内置函数，可用于在二进制数和整数之间进行转换。为了从整数转换成二进制数，我们可以使用函数bin()，从二进制数转换成整数，我们可以使用函数int()。
1、使用bin()函数将整数转换为二进制数
num = 10 print(bin(num)) # 输出 '0b1010'
输出结果表明num的二进制表示是0b1010。需要注意的是，bin()函数返回的结果是一个字符串类型。因为0b前缀表示使用二进制表示法。
2、使用int()函数将二进制数转换为整数
binary_num = '0b1010' print(int(binary_num, 2)) # 输出 10
请注意，int()函数可以带两个参数。第一个参数是要转换的数字，第二个参数是用于表示转换数制的基数。在上面的示例中，我们将二进制数目标基数设置为2。
总结
Python中的二进制表示法对于进行数字计算操作、位运算和数据存储等操作非常重要。要在Python中使用二进制数，只需要前缀加上0b即可。Python还提供了内置函数bin()和int()，可用于将数字在二进制数和整数之间进行转换。我们还介绍了Python中的位运算符，可以对二进制数进行一些常见的操作，包括按位与、按位或、按位异或、左移和右移。
