布尔运算符与位运算符的区别

Question

布尔运算符与位运算符的区别

pythonbitwise-operatorsboolean-operations

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我不确定何时应该使用布尔运算符和位运算符。

and 和 & 的区别
or 和 | 的区别

请问有人能告诉我在什么情况下使用每种运算符，以及选择其中一种会如何影响我的结果？

- Jiew Meng

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请注意，您将收到的答案大致适用于所有其他（主流命令式）语言。 - user395760

9个回答

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以下是另一个差异，曾让我感到困惑：因为&（和其他位运算符）的优先级高于and（和其他布尔运算符），所以以下表达式会计算出不同的值：

0 < 1 & 0 < 2

对比

0 < 1 and 0 < 2

换句话说，第一个产生False，因为它等同于 0 < (1 & 0) < 2，因此 0 < 0 < 2，因此0 < 0 并且 0 < 2。

- Arend

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理论上，and和or直接来自布尔逻辑（因此操作两个布尔值以生成一个布尔值），而&和|将布尔与/或应用于整数的各个位。这里有很多关于后者如何工作的问题。

以下是可能影响您结果的实际差异：

and和or短路，例如True or sys.exit(1)不会退出，因为对于第一个操作数的某个值（True or ...，False and ...），第二个操作数不会改变结果，因此不需要被评估。但是|和&不会短路-True | sys.exit(1)会将您从REPL中抛出。
&和|是常规运算符，可以重载，而and和or则被强制加入语言中（尽管用于布尔强制转换的特殊方法可能具有副作用）。
- 这也适用于其他一些支持运算符重载的语言
and和or返回操作数的值，而不是True或False。这不会改变条件中布尔表达式的含义-1 or True是1，但是1也是true。但曾经用于模拟条件运算符（C语法中的cond? true_val: false_val，Python中的true_val if cond else false_val）。对于&和|，结果类型取决于操作数如何重载相应的特殊方法（True&False是False，99&7是3，对于集合来说则是并集/交集...）。
- 这也适用于其他一些语言，如Ruby、Perl和Javascript

但即使例如 a_boolean & another_boolean 的工作方式相同，正确的解决方案也是使用 and - 简单地因为 and 和 or 与布尔表达式和条件相关联，而 & 和 | 则代表位操作。

- user395760

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如果您想在numpy中进行逐元素布尔运算，则答案略有不同。您可以使用&和|进行逐元素布尔运算，但and和or会返回值错误。

为了安全起见，您可以使用numpy逻辑函数。

np.array([True, False, True]) | np.array([True, False, False])
# array([ True, False,  True], dtype=bool)

np.array([True, False, True]) or np.array([True, False, False])
# ValueError: The truth value of an array with more than one element is ambiguous. Use a.any() or a.all()

np.logical_or(np.array([True, False, True]), np.array([True, False, False]))
# array([ True, False,  True], dtype=bool)

- C8H10N4O2

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一般规则是使用适当的运算符来操作现有的操作数。对于布尔（逻辑）操作数，使用布尔（逻辑）运算符，对于（更宽的）整数操作数，使用位运算符（注意：False等同于0，True等同于1）。唯一“棘手”的情况是将布尔运算符应用于非布尔操作数。让我们举一个简单的例子：5 & 7 vs. 5 and 7。

对于位与（&），事情相当直接：

5     = 0b101
7     = 0b111
-----------------
5 & 7 = 0b101 = 5 (= 7 & 5)

对于逻辑运算符，这是[Python.Docs]: Boolean operations所述的（强调是我的）：

请注意，and和or都不限制它们返回的值和类型为False和True，而是返回最后一个被评估的参数。

示例：

>>> 5 and 7
7
>>> 7 and 5
5

同样适用于| vs. 或者，当然。

- CristiFati

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提示在名称中：

布尔运算符用于执行逻辑操作（在编程和形式逻辑中常见的真值测试）。

位运算符用于“位扭曲”（字节和数字数据类型中比特的低级操作）。

虽然使用位运算符进行逻辑操作是可能的，而且有时候确实是可取的（通常出于效率原因），但您应该通常避免这样做，以防止微妙的错误和不必要的副作用。

如果您需要操作位，则位运算符是专为此目的而构建的。有趣的书籍：黑客的乐趣包含了一些很酷且真正有用的位操作示例。

- Tendayi Mawushe

1

布尔运算是逻辑运算。

按位运算是对二进制位的操作。

按位运算：

>>> k = 1
>>> z = 3
>>> k & z  
1
>>> k | z  
3

操作：

AND &：如果两个位都是1，则为1，否则为0
OR |：如果任一位为1，则为1，否则为0
XOR ^：如果两个位不同，则为1，如果相同则为0
NOT ~：翻转每个位

按位运算的一些用途：

设置和清除位

布尔运算：

>>> k = True
>>> z = False
>>> k & z  # and
False
>>> k | z  # or
True
>>>

- pyfunc

1

对于布尔运算，您是不是指的是“and”和“or”，而不是“&”和“|”？ - Matthew Rankin

是的..是的..谢谢，我就是这个意思。 - pyfunc

0

布尔运算符 'and' 与位运算符 '&' 的区别：

伪代码/Python 帮助我理解了它们之间的差异：

def boolAnd(A, B):
    # boolean 'and' returns either A or B
    if A == False:
        return A
    else:
        return B

def bitwiseAnd(A , B):
    # binary representation (e.g. 9 is '1001', 1 is '0001', etc.)

    binA = binary(A)
    binB = binary(B)



    # perform boolean 'and' on each pair of binaries in (A, B)
    # then return the result:
    # equivalent to: return ''.join([x*y for (x,y) in zip(binA, binB)])

    # assuming binA and binB are the same length
    result = []
    for i in range(len(binA)):
      compar = boolAnd(binA[i], binB[i]) 
      result.append(compar)

    # we want to return a string of 1s and 0s, not a list

    return ''.join(result)

- Geoff Langenderfer

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逻辑运算

通常用于条件语句。例如：

if a==2 and b>10:
    # Do something ...

这意味着如果两个条件（a==2和b>10）同时为真，则可以执行条件语句体。

位运算

用于数据操作和提取。例如，如果您想提取整数的四个LSB（最低有效位），可以这样做：

p & 0xF

- pooria

这个问题是关于Python的，但是答案似乎是用另一种语言编写的 - 也许是Ruby？无论如何，我已经修复了它。如果我漏掉了什么，请告诉我。 - wjandrea

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可以查看英文原文，
原文链接

- Mark Byers · Accepted Answer

以下是一些指导原则：

布尔运算符通常用于布尔值，但位运算符通常用于整数值。
布尔运算符是短路的，而位运算符不是短路的。

短路行为在这样的表达式中很有用：

if x is not None and x.foo == 42:
    # ...

如果使用按位 & 运算符，则此方法将无法正确运行，因为两侧将始终被计算，从而导致 AttributeError: 'NoneType' object has no attribute 'foo'。当您使用布尔运算符 and 时，如果第一个表达式为 False，则不会计算第二个表达式。同样地，如果第一个参数为 True，则 or 不会计算第二个参数。