16位二进制转换

Question

我找到了几种将整数和浮点数值转换为二进制的方法，它们各自都有问题。我需要将介于0和10000之间的整数/浮点数作为输入，将其转换为一个16位（确切地说）的二进制字符串，随机操作其中的位，并根据参数再次转换为整数/浮点数。

然而，我一直在使用以下代码：

def convert_to_binary(value):
    '''
    Converts a float to a 16-bit binary string.
    '''
    [d] = struct.unpack('>Q', struct.pack('>d', value))
    return str('{:016b}'.format(d))

def convert_back(bin_num):
    ''' 
    Converts binary string to a float. 
    '''
    print type(bin_num) 
        print bin_num
    bf = int_to_bytes(int(bin_num, 2), 8)  # 8 bytes needed for IEEE 754 binary64.
        print struct.unpack('>d', bf)[0]
    return struct.unpack('>d', bf)[0]

#   return struct.unpack('d', struct.pack('Q', bin_num))[0]
    #bin_num.pack('B*').unpack('g').first

def int_to_bytes(n, minlen=0):  # Helper function
    '''
    Turns integer/long to byte string.
    '''
    nbits = n.bit_length() + (1 if n < 0 else 0)  # +1 for any sign bit.
    nbytes = (nbits+7) // 8  # Number of whole bytes.
    b = bytearray()
    for _ in range(nbytes):
        b.append(n & 0xff)
        n >>= 8
    if minlen and len(b) < minlen:  # Zero padding needed?
        b.extend([0] * (minlen-len(b)))
    return bytearray(reversed(b))  # High bytes first.

最终结果如下（因为无法从终端复制粘贴，所以这是图片形式）：

我知道有不同类型的二进制（有符号/无符号，不同的位数等），但我需要输出的是我认为的无符号短整型...我的所有数字都是正数值，并且为了进行后续的位操作，它们需要恰好16位长 -->(如果它们是浮点数值，我可以使用二进制的额外位数，但只需修改前16位，其后的位数就是小数点后面的数字，对吗？)

首先，我应该为浮点输入和整数输入编写两个函数吗？

其次，我如何更改我的代码以实现所需的输出，而不仅仅是使用pop等方法将二进制长度减少到16位？

- elarr

---

你如何期望将浮点值适配到16位？标准的表示方式是32位或64位。 - Mark Ransom

在原帖中，我表述得不太好（“如果它们是浮点值，我可以使用二进制的额外位数，但只需更改前16位”） - 我的意思是简单地取前16位进行变异，然后附加剩余的16位。这不是一个完美的系统，但它为整体价值引入了一些随机性。 - elarr

IEEE 754浮点值不是这样工作的...例如，32位浮点数有1个符号位、8个指数位和23个分数位，使得1.<fraction>*(2^<exponent>)可以产生浮点数。取其中的前16位只会得到符号位、指数和一部分分数。或者是分数的最后16位，具体取决于您如何分割它。而跟随小数点后面的数字则只是分数部分。 - Zrax

Answer 1

我有同样的问题，不过我找到了一个更简单、更短的解决方案。

这里是一个例子：

编码：

In [1]: val = 15

In [2]: bin_ = '{0:016b}'.format(val)
In [3]: bin_
Out[3]: '0000000000001111'

或者：

In [4]: bin_ = bin(val)[2:].zfill(16)
In [5]: bin_
Out[5]: '0000000000001111'

解码：

In [6]: int(bin_, 2)
Out[6]: 15

- Benyamin Jafari

Answer 2

我看到这并不是一个很受欢迎的问题，因此我暂时把它放在这里：

def convert_to_binary(value):
    '''
    Converts a float to a 16-bit binary string.
    '''
    n = ['0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0']
    value = int(value)
    if value > 2**15:
        if value > 2**16:
            print "Value too large"
        else:
            n[0] = '1'
            value = value - (2**15)
    if value > 2**14:
        n[1] = '1'
        value = value - (2**14)
    if value > 2**13:
        n[2] = '1'
        value = value - (2**13)
    if value > 2**12:
        n[3] = '1'
        value = value - (2**12)
    if value > 2**11:
        n[4] = '1'
        value = value - (2**11)
    if value > 2**10:
        n[5] = '1'
        value = value - (2**10)
    if value > 2**9:
        n[6] = '1'
        value = value - (2**9)
    if value > 2**8:
        n[7] = '1'
        value = value - (2**8)
    if value > 2**7:
        n[8] = '1'
        value = value - (2**7)
    if value > 2**6:
        n[9] = '1'
        value = value - (2**6)
    if value > 2**5:
        n[10] = '1'
        value = value - (2**5)
    if value > 2**4:
        n[11] = '1'
        value = value - (2**4)
    if value > 2**3:
        n[12] = '1'
        value = value - (2**3)
    if value > 2**2:
        n[13] = '1'
        value = value - (2**2)
    if value > 2**1:
        n[14] = '1'
        value = value - (2**1)
    if value >= 2**0:
        n[15] = '1'
        value = value - (2**0)

        n = ''.join(n)
        n = str(n)

        print str(n)
        return str(n)

def convert_back(bin_num):
    """
    Converts binary string to a float.
    """
    value = 0
    print type(bin_num)
    n = list(bin_num)

    if n[0] == '1':
        value = value + (2 ** 15)
    if n[1] == '1':
        value = value + (2 ** 14)
    if n[2] == '1':
        value = value + (2 ** 13)
    if n[3] == '1':
        value = value + (2 ** 12)
    if n[4] == '1':
        value = value + (2 ** 11)
    if n[5] == '1':
        value = value + (2 ** 10)
    if n[6] == '1':
        value = value + (2 ** 9)
    if n[7] == '1':
        value = value + (2 ** 8)
    if n[8] == '1':
        value = value + (2 ** 7)
    if n[9] == '1':
        value = value + (2 ** 6)
    if n[10] == '1':
        value = value + (2 ** 5)
    if n[11] == '1':
        value = value + (2 ** 4)
    if n[12] == '1':
        value = value + (2 ** 3)
    if n[13] == '1':
        value = value + (2 ** 2)
    if n[14] == '1':
        value = value + (2 ** 1)
    if n[15] == '1':
        value = value + (2 ** 0)

    print value

    return value

- elarr