如何在 python 中利用字节数组的每一位

Question

我有这样一个字节数组：

a=bytearray([False]*size)

我不想将 False 值存储为字节，而是字节数组中的一个位；我关心的是记忆。无论如何我可以做到吗？因为使用 8 位来存储 1 位值似乎是一种浪费。我也不能使用位数组导入。我现在已经花了几个小时在这上面，所以任何帮助将不胜感激。

Answer 1

这是一个简单的 class，可以满足您的需求。它在 bytearray 类型之上实现位数组：

class BitArray:
    def __init__(self, size):
        self.size = size
        self.bytearray = bytearray((size + 7) >> 3)

    def clear(self):
        ba = self.bytearray
        for i in range(len(ba)):
            ba[i] = 0

    def get_bit(self, bit_ix):
        if not isinstance(bit_ix, int):
            raise IndexError("bit array index not an int")

        if bit_ix < 0 or bit_ix >= self.size:
            raise IndexError("bit array index out of range")

        byte_ix = bit_ix >> 3
        bit_ix = bit_ix & 7
        return (self.bytearray[byte_ix] >> bit_ix) & 1

    def set_bit(self, bit_ix, val):
        if not isinstance(bit_ix, int):
            raise IndexError("bit array index not an int")

        if bit_ix < 0 or bit_ix >= self.size:
            raise IndexError("bit array index out of range")

        if not isinstance(val, int):
            raise ValueError("bit array value not an int")

        if val not in (0, 1):
            raise ValueError("bit array value must be 0 or 1")

        byte_ix = bit_ix >> 3
        bit_ix = bit_ix & 7
        bit_val = 1 << bit_ix

        if val:
            self.bytearray[byte_ix] |= bit_val
        else:
            self.bytearray[byte_ix] &= ~bit_val

    def __getitem__(self, key):
        return self.get_bit(key)

    def __setitem__(self, key, value):
        self.set_bit(key, value)

位数组在创建时最初全为零。 clear方法将所有位设置为零，get_bit方法将return一个位的值，set_bit方法将一个位的值设置。所有位值都是 0 或 1（尽管您可以轻松地将其更改为 True 或 False）。

这是一个如何使用它的例子：

ba = BitArray(23)
print(ba.get_bit(17))

ba.set_bit(17, 1)
print(ba.get_bit(17))

ba.clear()
print(ba.get_bit(17))

这将创建一个足以容纳 23 位的位数组。然后打印第 17 位，即 0。然后将第 17 位设置为 1 并打印它。然后它清除整个数组并再次打印第 17 位。输出为：

0
1
0

更新：我添加了 __getitem__ 和 __setitem__，因此您现在可以使用索引符号直接索引各个位。示例：

ba[17] = 1
print(ba[17])

这会将第 17 位设置为 1，然后打印它。输出为：

注意索引必须是整数。不支持切片。

如何在 python 中利用字节数组的每一位

How to utilize every bit of a bytearray in python

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byte

bit

bitarray