Python教程——按位取反的原理

1、计算机中数字的存储

计算机中的数字存储分为有符号型和无符号型。比如C语言，会显性定义：

unsigned int a = 1; //无符号型
int b = -1; //有符号型 

有符号型，数字存储时最高位为符号位，符号位为0表示正数 ，符号位为1表示负数。

2、原码、反码、补码

原码、反码、补码 是计算机里表示正负数的三种二进制写法‌，核心区别是转换规则不同，其中补码是计算机实际存储和运算时最常用的形式。‌‌‌

• ‌原码‌：最高位当符号位，0代表正数，1代表负数，其余位直接写数值的绝对值。

例如：+5的8位原码是00000101，-5的8位原码是10000101

• ‌反码‌：正数的反码和原码一样。负数的反码是符号位不变，其余各位取反。

例如：-5的原码是10000101，反码是11111010

• ‌补码‌：正数的补码和原码一样。负数的补码是在反码末位加1。

例如：-5的反码是11111010，补码是11111011

3、Python示例

# 负数示例
a = -9 # 原码11001 反码10110 补码10111
b = ~a # 在补码基础上按位取反01000，获得补码。正数的原码、补码、反码一样，所以为8
print("原值:", a, ";取反后:", b, ";二进制:", bin(b))

# 正数示例
c = 9 # 原码01001 反码01001 补码01001
d = ~c # 在补码基础上按位取反10110，获得补码，是负数
# 负数的反码在补码的基础上减1，得到反码10101
# 负数的原码在反码的基础上按位取反（除符号位），得到原码11010，所以为-10
print("原值:", c, ";取反后:", d, ";二进制:", bin(b))