原码，反码，补码,位运算

计算机存储数据只能存储数字数据，而且存的是数字的补码。
计算机对数据进行运算的时候是使用补码进行运算的，将数据从计算机中读出来看到的是原码

1.原码：符号位+真值

说明：
符号位: 最高位用0表示正数，1表示负数
真值: 去掉正负，数字对应的二进制值

100的原码：01100100
-100的原码：11100100

2.反码：

正数的反码：就是原码
负数的反码：原码的符号位不变,其余的位数取反(0->1, 1->0)

100的反码：01100100
-100的反码: 10011011

3.补码

正数的补码：还是原码
负数的补码: 反码加1

100的补码：01100100
-100的反码：10011100

练习: -50的原码、反码、补码

原码:1110010
反码:1001101
补码:1001110

4.为什么计算机要存补码？

因为计算中只有加法器，没有减法器

3 - 2 --> 3 + (-2) = 1
2 - 3 --> 2 + (-3) = -1

-3的原码: 111 反码:100 补码:101
2的原码: 010
原码算:
2-3 = 111+010 = 001(原) = 1
补码算:
010+101 = 111(补) = 110(反) = 101(原) = -1

-3 + -2 = -5
-3原码: 1011 反：1100 补:1101
-2原码: 1010 反: 1101 补: 1110
原码算:
-3 + -2 = 1011+1010 = 0101(原) = 5
补码算:
1101+1110 = 1011(补)=1010(反)=1101(原) = -5

位运算:

&(按位与), |(按位或运算), ~(按位取反), ^(按位异或), >>(右移), <<(左移)

数字1 & 数字2 --> 每一位上的数都为1结果就是1，有0就是0

1 & 1 = 1
1 & 0 = 0
0 & 1 = 0
0 & 0 = 0

特点: 一个位上的数如果和1与，可以保留这个位上的数； 和0与可以置0

应用：判断一个数的奇偶性(如果一个数的二进制的最低位是1就是奇数，否则是偶数)

num % 2 == 0 --> num是偶数 (传统)
num & 1 == 0 --> num是偶数
num & 1 == 1 --> num是奇数

print(3 & 2)   # 0011 & 0010 = 0010(补)

print(-3 & -2)

-3: 1011(原) 1100(反) 1101(补)
-2: 原:1010 反: 1101 补: 1110
1101 & 1110 = 1100(补)=1011(反)=1100(原)

print(2 & 1, 200 & 1, -100 & 1)
print(5 & 1, 111 & 1, -13 & 1)

数字1 | 数字2： 只要有1结果就是1，两个都为0结果才是0

1 | 1 = 1
1 | 0 = 1
0 | 1 = 1
0 | 0 = 0

特点: 和1或，置1

print(3 | 2)   # 0011 | 0010 = 0011(补)
print(-3 | -2)  # 1101 | 1110 = 1111(补)=1110(反)=1001(原码)

~数字 : 将数字上的每一位取反

~1 = 0
~0 = 1

print(~3)   # ~0011 = 1100(补)=1011(反)=1100
print(~-4)   #  ~~3 = 3

数字1 ^ 数字2 : 相同为0，不同为1

1 ^ 1 = 0
1 ^ 0 = 1
0 ^ 1 = 1
0 ^ 0 = 0

应用: 加密

print(3 ^ 10997)   # 3 ^ 2 = 1
print(10998 ^ 10997)   # 1 ^ 2 = 3

数字1 << N：数字1左移N位, 数字1 * 2**N

数字1 >> N: 数字1右移N位，数字1 // 2**N

应用：快速乘2的次方/除2的次方

print(4 << 1)
print(-3 << 2)
print(5 >> 2)