在 Python 中相互轉換二進制、八進制和十六進制數字和字符串

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Python 可以將數字和字符串處理為二進制、八進制和十六進制數以及通常的十進制數。它們之間的轉換也很容易。

本節將結合示例代碼對以下內容進行說明。

  • 以二進制、八進制和十六進制寫入整數。
  • 將數字轉換為二進制、八進制和十六進製表示法的字符串。
    • 內置函數（例如在編程語言中）bin(),oct(),hex()
    • 字符串方法str.format(), 內置函數format(), f 字符串
    • 將負整數轉換為二進制補碼格式的字符串。
  • 將二進制、八進制和十六進製表示法的字符串轉換為數字。
    • 內置函數（例如在編程語言中）int()
  • 應用實例
    • 二進製字符串算術
    • 在二進制、八進制和十六進制數之間轉換

以二進制、八進制和十六進制寫入整數。

通過添加以下前綴，integer int 數可以分別用二進制、八進制和十六進製書寫。
您也可以使用大寫字母。

  • 二進制數：0b或者0B
  • 八進制：0o或者0O
  • 十六進制數：0x或者0X

print() 的輸出將採用十進製表示法。

bin_num = 0b10
oct_num = 0o10
hex_num = 0x10

print(bin_num)
print(oct_num)
print(hex_num)
# 2
# 8
# 16


Bin_num = 0B10
Oct_num = 0O10
Hex_num = 0X10

print(Bin_num)
print(Oct_num)
print(Hex_num)
# 2
# 8
# 16

即使有前綴，類型也是整數 int。

print(type(bin_num))
print(type(oct_num))
print(type(hex_num))
# <class 'int'>
# <class 'int'>
# <class 'int'>

print(type(Bin_num))
print(type(Oct_num))
print(type(Hex_num))
# <class 'int'>
# <class 'int'>
# <class 'int'>

由於它是整數類型，因此可用於常規算術運算。

result = 0b10 * 0o10 + 0x10
print(result)
# 32

從 Python 3.6 開始，可以在數字中插入下劃線 _。重複下劃線 _ 會導致錯誤，但只要不重複，您可以插入任意數量的下劃線。

_ 下劃線不影響數字，所以當數字很多時它可以用作分隔符。例如，每四位插入一個下劃線 _ 很容易閱讀。

print(0b111111111111 == 0b1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1)
# True

bin_num = 0b1111_1111_1111
print(bin_num)
# 4095

將數字轉換為二進制、八進制和十六進製表示法的字符串。

要將數字轉換為二進制、八進製或十六進製表示法的字符串，請使用以下內置函數。

  • 內置函數（例如在編程語言中）bin(),oct(),hex()
  • 字符串方法str.format(), 內置函數format(), f 字符串

本節還解釋瞭如何獲取以二進制補碼格式表示的負值字符串。

內置函數 bin(), oct(), hex()

以下內置函數可以將數字轉換為二進制、八進制和十六進製字符串。

  • 二進制數：bin()
  • 八進制：oct()
  • 十六進制數：hex()

每個都返回一個帶有以下前綴的字符串

  • 二進制數：0b
  • 八進制：0o
  • 十六進制數：0x
i = 255

print(bin(i))
print(oct(i))
print(hex(i))
# 0b11111111
# 0o377
# 0xff

print(type(bin(i)))
print(type(oct(i)))
print(type(hex(i)))
# <class 'str'>
# <class 'str'>
# <class 'str'>

如果您不需要前綴，請使用 slice[2:] 提取其後面的字符串，或使用 format() 如下所述。

print(bin(i)[2:])
print(oct(i)[2:])
print(hex(i)[2:])
# 11111111
# 377
# ff

如果要將其轉換為十進製字符串，可以使用 str()。

print(str(i))
# 255

print(type(str(i)))
# <class 'str'>

內置函數format()、字符串方法str.format()、f字符串

內置函數 format() 和字符串方法 str.format() 和 f-string 也可以將數字轉換為二進制、八進制和十六進製字符串。

通過如下指定 format() 的第二個參數，它可以分別轉換為二進制、八進制和十六進製字符串。

  • 二進制數：b
  • 八進制：o
  • 十六進制數：x
print(format(i, 'b'))
print(format(i, 'o'))
print(format(i, 'x'))
# 11111111
# 377
# ff

print(type(format(i, 'b')))
print(type(format(i, 'o')))
print(type(format(i, 'x')))
# <class 'str'>
# <class 'str'>
# <class 'str'>

如果要獲得前綴為 0b,0o,0x 的字符串，請將 # 添加到格式規範字符串。

print(format(i, '#b'))
print(format(i, '#o'))
print(format(i, '#x'))
# 0b11111111
# 0o377
# 0xff

也可以用任意位數填入0。請注意，在用前綴填充零時，還必須考慮前綴的字符數（兩個字符）。

print(format(i, '08b'))
print(format(i, '08o'))
print(format(i, '08x'))
# 11111111
# 00000377
# 000000ff

print(format(i, '#010b'))
print(format(i, '#010o'))
print(format(i, '#010x'))
# 0b11111111
# 0o00000377
# 0x000000ff

字符串方法 str.format() 也可用於轉換。

print('{:08b}'.format(i))
print('{:08o}'.format(i))
print('{:08x}'.format(i))
# 11111111
# 00000377
# 000000ff

從 Python 3.6 開始，您還可以使用 f 字符串。f'xxx'

print(f'{i:08b}')
print(f'{i:08o}')
print(f'{i:08x}')
# 11111111
# 00000377
# 000000ff

將負整數轉換為二進制補碼格式的字符串。

當使用 bin() 或 format() 將負整數轉換為二進製或十六進製字符串時，絕對值將帶有減號。

x = -9

print(x)
print(bin(x))
# -9
# -0b1001

在 Python 中，對負整數的按位運算也以二進制補碼表示形式執行。因此，如果你想得到一個以二進制補碼形式表示的字符串，你可以採取按位邏輯OR&具有所需的最大位數，如下所示。

  • 4bit:0b1111（=0xf）
  • 8bit:0xff
  • 16bit:0xffff
print(bin(x & 0xff))
print(format(x & 0xffff, 'x'))
# 0b11110111
# fff7

將二進制、八進制和十六進製表示法的字符串轉換為數字。

內置函數 int()

要將二進制、八進製或十六進製表示法的字符串轉換為數字，請使用內置函數 int()。

使用 int(string, radix)，可以將二進制、八進制、十六進制等表示法的字符串 str 轉換為基於基數的數字 int。如果省略基數，則數字被認為是十進制數。

print(int('10'))
print(int('10', 2))
print(int('10', 8))
print(int('10', 16))
# 10
# 2
# 8
# 16

print(type(int('10')))
print(type(int('10', 2)))
print(type(int('10', 8)))
print(type(int('10', 16)))
# <class 'int'>
# <class 'int'>
# <class 'int'>
# <class 'int'>

如果基數設置為 0，則根據以下字符串前綴進行轉換。

  • 二進制前綴：0b或者0B
  • 八進制前綴：0o或者0O
  • 十六進制前綴：0x或者0X
print(int('0b10', 0))
print(int('0o10', 0))
print(int('0x10', 0))
# 2
# 8
# 16

print(int('0B10', 0))
print(int('0O10', 0))
print(int('0X10', 0))
# 2
# 8
# 16

如果基數為0，沒有前綴，會轉換為十進制數，但注意如果開頭（左邊）填0，會報錯。

print(int('10', 0))
# 10

# print(int('010', 0))
# ValueError: invalid literal for int() with base 0: '010'

在其他情況下，可以按原樣轉換零填充字符串。

print(int('010'))
# 10

print(int('00ff', 16))
print(int('0x00ff', 0))
# 255
# 255

如果無法使用指定的基數或前綴轉換字符串，則會發生錯誤。

# print(int('ff', 2))
# ValueError: invalid literal for int() with base 2: 'ff'

# print(int('0a10', 0))
# ValueError: invalid literal for int() with base 0: '0a10'

# print(int('0bff', 0))
# ValueError: invalid literal for int() with base 0: '0bff'

應用實例

二進製字符串算術

例如，對帶有前綴 0b 的二進製表示法的字符串執行操作。

您可以輕鬆地將其轉換為數值（整數類型 int），對其執行操作，然後再次將其轉換回字符串 str。

a = '0b1001'
b = '0b0011'

c = int(a, 0) + int(b, 0)

print(c)
print(bin(c))
# 12
# 0b1100

在二進制、八進制和十六進制數之間轉換

二進制、八進制和十六進製字符串相互轉換也很容易。一旦轉換為數字 int，它就可以轉換為任何格式的字符串。

零填充、前綴等可以由格式規範字符串控制。

a_0b = '0b1110001010011'

print(format(int(a, 0), '#010x'))
# 0x00000009

print(format(int(a, 0), '#010o'))
# 0o00000011
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