位、字节与字

num = 42  # 十进制数字，随便选的
binary_str = bin(num)  # 得到二进制字符串，例如 '0b101010'
# 去掉开头的'0b'，只保留二进制数字部分
bits = binary_str[2:]  
print(f"{num} 的二进制是 {bits}，一共用了 {len(bits)} 位")

file_bytes = 2048  # 假设文件有2048字节
# 换算成KB
file_kb = file_bytes / 1024
print(f"{file_bytes} 字节 = {file_kb:.1f} KB")

# 再大一点：一张照片大概5MB
photo_mb = 5
photo_bytes = photo_mb * 1024 * 1024
print(f"{photo_mb} MB 的照片占 {photo_bytes} 字节")

import sys
bits_of_system = sys.maxsize.bit_length() + 1  # 一个技巧：sys.maxsize是2^63-1，位数为63，+1得64
print(f"你的Python是 {bits_of_system} 位处理字长")
# 或者直接用 platform.architecture()
import platform
print(f"系统架构：{platform.architecture()[0]}")

a = 0b1100  # 二进制，十进制12
b = 0b1010  # 二进制，十进制10

# 按位与 (&)：两个位都是1结果才为1
c_and = a & b
print(f"12 & 10 = {c_and} (二进制 {bin(c_and)})")  # 结果是0b1000 = 8

# 按位或 (|)：有一个是1结果就是1
c_or = a | b
print(f"12 | 10 = {c_or} (二进制 {bin(c_or)})")  # 0b1110 = 14

# 按位异或 (^)：相同为0，不同为1
c_xor = a ^ b
print(f"12 ^ 10 = {c_xor} (二进制 {bin(c_xor)})")  # 0b0110 = 6

# 左移 (<<)：左移1位相当于乘以2
shifted = a << 2  # 12左移2位，变成 0b110000 = 48
print(f"12 << 2 = {shifted}")

# 右移 (>>)：右移1位相当于除以2取整
shifted2 = a >> 1  # 12右移1位，变成 0b110 = 6
print(f"12 >> 1 = {shifted2}")

power = 10  # 想算 2的10次方
result = 1 << power  # 1左移10位 = 1024
print(f"2的{power}次方 = {result}")  # 1024

# 文件大小转换与位运算小工具

# 输入文件大小（字节）
size_bytes = int(input("请输入文件大小（字节）："))

# 转换为KB、MB、GB（使用1024进制）
size_kb = size_bytes / 1024
size_mb = size_kb / 1024
size_gb = size_mb / 1024

print(f"\n文件大小：")
print(f"  {size_bytes} 字节")
print(f"  {size_kb:.2f} KB")
print(f"  {size_mb:.4f} MB")
print(f"  {size_gb:.6f} GB")

# 如果文件是1字节，能表示多少种不同的数据？
bits_count = size_bytes * 8  # 总位数
combinations = 1 << bits_count  # 2的bits_count次方，用左移计算
print(f"\n该文件共有 {bits_count} 位")
print(f"理论上可以用这 {bits_count} 个位表示 2^{bits_count} = {combinations} 种不同数据")

# 试试看如果用8位（1字节）表示，最多能表示几？
if bits_count >= 8:
    eight_combos = 1 << 8
    print(f"每8位（1字节）最多能表示 {eight_combos} 种不同状态（如0~255）")

请输入文件大小（字节）：2048

文件大小：
  2048 字节
  2.00 KB
  0.0020 MB
  0.000002 GB

该文件共有 16384 位
理论上可以用这 16384 个位表示 2^16384 种不同数据
每8位（1字节）最多能表示 256 种不同状态（如0~255）