Python 按位异或运算符

二进制语言是计算机的语言。计算机的所有内部机制都与位有关。位运算符是一组运算符，允许程序员对整数执行位操作。这些运算符允许程序员在低级数据中进行操作。Python 中共有六种位运算符。

1. 按位与
2. 按位或
3. 按位非 (Bitwise NOT)
4. 按位异或
5. 按位右移
6. 按位左移

本文将通过示例讨论按位异或运算符。

• 当我们在两个操作数上应用位运算符时，整数值会被转换为它们的二进制形式——即位。
• 然后，运算符逐位对每个单独的位执行操作。
• 操作完成后，二进制数会转换为十进制形式并作为输出返回。

现在，让我们来理解按位异或的操作。

• 它被称为“Exclusive OR”（逻辑异或）。它排除了“或”操作中的 1 | 1 -> 1 的情况。
• 它是一个二进制运算符——在两个操作数之间执行。
• 表示形式：a ^ b，其中“a”和“b”是两个操作数。
• 返回值：当在两个整数之间执行时，它返回一个整数；当在两个布尔值之间执行时，它返回一个布尔值。

操作

1. 给定的两个整数被转换为二进制形式。
2. 在两个二进制表示中

• 如果两个对应位相同——(1 ^ 1)、(0 ^ 0)，则返回 0。
• 如果两个对应位不同——(1 ^ 0)、(0 ^ 1)，则返回 1。

异或的真值表

让我们通过一个示例来理解这个概念：

如果我们想执行

3 ^ 4:

1. 将两个整数都转换为二进制形式

3 -> 0 1 1

4 -> 1 0 0

2. 现在，逐位应用异或运算

3. 最后，将结果二进制数转换回其十进制形式。

1 1 1 代表 7

4. 输出 -> 7

3 ^ 4 -> 7

现在，对于相同的操作数，让我们编写一个异或代码。

输出

在布尔值上

我们可以对布尔值执行异或运算。当我们在两个整数上进行运算时，1 等同于布尔 True，0 等同于布尔 False。

真值表

输出

输出结构

• 如果我们对 a 和 b 执行异或运算 -> a ^ b。结果得到了一个整数 c (a ^ b -> c)，那么，

1. 如果我们用 c 和 a 进行异或运算，b 将是输出 -> c ^ a -> b
2. 如果我们用 c 和 b 进行异或运算，a 将是输出 -> c ^ b -> a

让我们以上面的例子为例

代码

输出

理解

如果 a ^ b -> c

然后，

c ^ a -> b

c ^ b -> a

• 如果我们知道输出和一个操作数，我们可以使用这种关系找到另一个操作数。
• 这种关系仅因其真值表而可能与异或运算实现。

异或在密码学中的作用

上述关系在密码学模型中发挥了很小的作用。

• 如果某人“A”想将一个数字编码的消息保密地发送给另一个人“B”，他需要一个简单的额外保护层来保护编码后的消息。
• A 和 B 双方事先都知道一个秘密密钥。
• 现在，A 将消息与秘密密钥进行异或运算，然后发送给 B。
• 收到后，B 可以再次使用收到的异或结果和秘密密钥进行异或运算，从而获得消息。

示例

如果 A 想将消息 3 发送给 B，他们的秘密密钥是 4。

3 ^ 4 -> 5.

A 将发送 5 给 B。

B 已经知道秘密密钥是 4。

他将使用异或运算再次解密消息。

5 ^ 4 -> 3

消息已成功收到。

• 这种方法是最简单的方法，因此也是最弱的密码学方法。