在python中,我得到了一个64位整数。该整数是通过采用几个不同的8位整数并将它们混搭为一个64位巨型整数而创建的。再次将它们分开是我的工作。
例如:
Source number: 2592701575664680400
Binary (64 bits): 0010001111111011001000000101100010101010000101101011111000000000
int 1: 00100011 (35)
int 2: 11111011 (251)
int 3: 00100000 (32)
int 4: 01011000 (88)
int 5: 10101010 (170)
int 6: 00010110 (22)
int 7: 10111110 (190)
int 8: 00000000 (0)
所以我想做的是获取源编号2592701575664680373
,并返回一个长度为8的数组,其中数组中的每个int都是上面列出的int。
[我本打算使用struct
,但说实话,阅读documentation并不清楚我将如何实现。
在Python 2.x中,struct.pack
返回一个字节字符串。将其转换为整数数组很容易。
>>> bytestr = struct.pack('>Q', 2592701575664680400)
>>> bytestr
'#\xfb X\xaa\x16\xbd\xd0'
>>> [ord(b) for b in bytestr]
[35, 251, 32, 88, 170, 22, 189, 208]
python中的struct
模块用于将python对象转换为字节字符串,通常根据C结构打包规则进行打包。 struct.pack
接受格式说明符(描述结构字节的布局方式的字符串)和一些python数据,并将其打包为字节字符串。 struct.unpack
进行相反操作,采用格式说明符和字节字符串,并再次以python对象的格式返回未打包数据的元组。
正在使用的格式说明符分为两部分。前导字符指定字符串的字节序(字节顺序)。以下字符指定要打包或解压缩的结构的字段的类型。因此,'>Q'
意味着将给定的数据打包为高位优先级unsigned long long
。要获取相反顺序的字节,可以使用<
代替little-endian。
最终操作是列表理解,它遍历字节字符串的字符并使用ord
内置函数来获取该字符的整数表示。
最后说明:Python实际上没有整数大小的概念。在2.x中,int
限制为32位,而long
的大小不受限制。在3.x中,这两个被统一为一个类型。因此,即使此操作保证提供仅占用一个字节的整数,但如果在其他操作中使用python,则注意python仍将迫使所得整数保持这种方式。
无需将数字转换为字符串的解决方案:
x = 0b0010001111111011001000000101100010101010000101101011111000000000
numbers = list((x >> i) & 0xFF for i in range(0,64,8))
print(numbers) # [0, 190, 22, 170, 88, 32, 251, 35]
print(list(reversed(numbers))) # [35, 251, 32, 88, 170, 22, 190, 0]
这里,我使用列表推导,在i
上以8为增量进行循环。因此i
取值为0, 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56
。每次,位移位运算符>>
都会将数字x
暂时下移i
位。这等效于除以256^i
。
因此,结果数为:
i = 0: 0010001111111011001000000101100010101010000101101011111000000000
i = 8: 00100011111110110010000001011000101010100001011010111110
i = 16: 001000111111101100100000010110001010101000010110
i = 24: 0010001111111011001000000101100010101010
i = 32: 00100011111110110010000001011000
i = 40: 001000111111101100100000
i = 48: 0010001111111011
i = 56: 00100011
通过使用& 0xFF
,我选择此数字的后8位。示例:
x >> 48: 001000111111101100100000
0xff: 11111111
(x >> 48) & 0xff: 000000000000000000100000
由于前导零并不重要,所以您具有所需的数字。
结果将转换为列表并以正常和相反的顺序打印(就像OP想要的那样。
我将此结果的时间与该线程中提出的其他解决方案进行了比较:
In: timeit list(reversed([(x >> i) & 0xFF for i in range(0,64,8)]))
100000 loops, best of 3: 13.9 µs per loop
In: timeit [(x >> (i * 8)) & 0xFF for i in range(7, -1, -1)]
100000 loops, best of 3: 11.1 µs per loop
In: timeit [(x >> i) & 0xFF for i in range(63,-1,-8)]
100000 loops, best of 3: 10.2 µs per loop
In: timeit reversed(struct.unpack('8B', struct.pack('Q', x)))
100000 loops, best of 3: 3.22 µs per loop
In: timeit reversed(struct.pack('Q', x))
100000 loops, best of 3: 2.07 µs per loop
结果:我的解决方案是不是最快的!当前,直接使用struct
(由Mark Ransom提出)似乎是最快的代码段。
bn = "0010001111111011001000000101100010101010000101101011111000000000"
print([int(bn[i:i+8], 2) for i in range(0,len(bn), 8)])
[35, 251, 32, 88, 170, 22, 190, 0]
如果使用n的二进制表示,则输出将不同:
n = 2592701575664680373
bn = bin(n)
print([int(bn[i:i+8], 2) for i in range(0,len(bn), 8)])
[35, 251, 32, 88, 170, 22, 189, 181]
某些时间:
In [16]: %%timeit
numbers = list((n >> i) & 0xFF for i in range(0,64,8))
list(reversed(numbers))
....:
100000 loops, best of 3: 2.97 µs per loop
In [17]: timeit [(n >> (i * 8)) & 0xFF for i in range(7, -1, -1)]
1000000 loops, best of 3: 1.73 µs per loop
In [18]: %%timeit
bn = bin(n)
[int(bn[i:i+8], 2) for i in range(0,len(bn), 8)]
....:
100000 loops, best of 3: 3.96 µs per loop
您也可以只使用divmod:
out = []
for _ in range(8):
n, i = divmod(n, 256)
out.append(i)
out = out[::-1]
效率几乎相同:
In [31]: %%timeit
....: n = 2592701575664680411
....: out = []
....: for _ in range(8):
....: n, i = divmod(n, 1 << 8)
....: out.append(i)
....: out[::-1]
....:
100000 loops, best of 3: 2.35 µs per loop
使用python进行位转换几乎没有优势,我将更倾向于使用您和其他人觉得更易读的内容。
这里是使用struct
的版本:
import struct
n = 2592701575664680400
bytes = struct.unpack('8B', struct.pack('Q', n))
bytes
的返回顺序与您在问题中显示的顺序相反。
以下是性能统计:
python -m timeit -s "import struct" "struct.unpack('8B', struct.pack('Q', 2592701575664680400))"
1000000 loops, best of 3: 0.33 usec per loop
在我的计算机上,这比字节移位解决方案快三倍。
对于一堆unit64来说,这似乎更快。使用numpy。
from cytpes import *
import numpy as np
l1 = c_uint64 * 512
payload64 = l1(0)
payload8 = np.frombuffer(payload64, dtype=np.uint8)
其中有效负载8是np.unit8的数组,其后是有效负载64大小的8倍,并且其中包含转换后的字节。
对我来说,它比struct变体要快...
for i in range(len(payload64)):
payload8[i*8:i*8+8] = struct.unpack('8B', struct.pack('Q', payload64[i]))