Was sind die Verwendungszwecke und Anwendungen des Tilde-Operators (~) in Python?

Erkundung des Tilde-Operators von Python

Der von C geerbte Tilde-Operator (~) ist ein unärer Operator, der die Bits seines Operanden invertiert. In Python besteht seine Hauptaufgabe aus bitweisen Operationen an ganzen Zahlen.

Bitweise Inversion für ganze Zahlen

Für ganze Zahlen wandelt der ~-Operator sie effektiv in ihr negatives Komplement um. Dies wird erreicht, indem jedes Bit der Zweierkomplementdarstellung invertiert und das Ergebnis als vorzeichenbehaftete Ganzzahl interpretiert wird. Daher ist ~x äquivalent zu (-x) - 1.

Als Beispiel ist die ganze Zahl 5 in binärer Darstellung 0101. Die Anwendung des ~-Operators würde 1010 ergeben, was, wenn es als vorzeichenbehaftete Ganzzahl interpretiert wird, -6 darstellt.

Über Ganzzahlen hinaus: Zusätzliche Anwendungsfälle

Über Ganzzahlen hinaus hat der ~-Operator Folgendes andere bemerkenswerte Anwendungen:

Boolesche Komplementierung: Der ~-Operator kann einen booleschen Wert negieren und True in False und umgekehrt ändern.

Bitweise Manipulation: In Verbindung mit anderen bitweisen Operatoren (z. B. &, ^) ermöglicht es komplizierte Operationen an Binärdaten .

Zyklische Indizierung: Der ~-Operator kann mit Sequenzen verwendet werden, um eine zyklische Indizierung durchzuführen negative Indizes, um an das andere Ende der Sequenz zu gelangen.

Operatorüberladung für benutzerdefinierte Klassen

Python unterstützt die Operatorüberladung für benutzerdefinierte Klassen. Wenn es sinnvoll ist, eine Komplementoperation für eine Klasse zu definieren, kann dies durch Implementierung der Methode invert erreicht werden.

Im folgenden Code definiert beispielsweise die Foo-Klasse eine invert Methode, die die Umkehrung ihrer Instanz zurückgibt:

class Foo:
    def __invert__(self):
        print('invert')

Die Anwendung des ~-Operators auf eine Instanz von Foo führt zu einer Ausgabe 'invertieren'.

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