数値

[Python] 16進数の文字列をバイナリに変換する方法

2025-01-18更新日: 2025-01-18

Pythonでは、16進数の文字列をバイナリデータに変換するために、bytes.fromhex()メソッドを使用します。

このメソッドは、16進数の文字列を受け取り、それに対応するバイトオブジェクトを返します。

例えば、bytes.fromhex('4a4b4c')は、16進数の文字列'4a4b4c'をバイナリデータに変換します。

この方法は、データのエンコードやデコード、ファイルの読み書きなど、さまざまな場面で役立ちます。

目次から探す

Pythonでの基本的な変換方法
具体的な変換手順
エラーハンドリング
応用例
まとめ

Pythonでの基本的な変換方法

Pythonでは、16進数の文字列をバイナリに変換するために、いくつかの基本的な関数を使用することができます。

ここでは、int関数、bin関数、format関数を使った変換方法を紹介します。

int関数を使った変換

int関数を使用すると、16進数の文字列を整数に変換することができます。

以下のサンプルコードでは、16進数の文字列を整数に変換し、その後バイナリに変換しています。

hex_string = "1A3F"
integer_value = int(hex_string, 16)
binary_value = bin(integer_value)
print(binary_value)  # 出力: 0b1101000111111

0b1101000111111

bin関数を使った変換

bin関数は、整数をバイナリ形式の文字列に変換します。

int関数で16進数を整数に変換した後に、bin関数を使うことでバイナリに変換できます。

以下のサンプルコードを参照してください。

hex_string = "2F"
integer_value = int(hex_string, 16)
binary_value = bin(integer_value)
print(binary_value)  # 出力: 0b101111

0b101111

format関数を使った変換

format関数を使用すると、整数を指定した形式で文字列に変換することができます。

16進数からバイナリに変換する際にも便利です。

以下のサンプルコードでは、format関数を使ってバイナリに変換しています。

hex_string = "FF"
integer_value = int(hex_string, 16)
binary_value = format(integer_value, 'b')
print(binary_value)  # 出力: 11111111

11111111

これらの方法を使うことで、16進数の文字列を簡単にバイナリに変換することができます。

次のセクションでは、具体的な変換手順について詳しく見ていきます。

具体的な変換手順

16進数の文字列をバイナリに変換するための具体的な手順を見ていきましょう。

以下のセクションでは、16進数文字列を整数に変換し、その整数をバイナリ文字列に変換する方法を説明します。

また、変換結果の確認方法についても触れます。

16進数文字列を整数に変換

まず、16進数の文字列を整数に変換するためには、int関数を使用します。

この関数は、文字列と基数を引数に取り、指定された基数に基づいて整数を返します。

以下のサンプルコードを参照してください。

hex_string = "4B2"
integer_value = int(hex_string, 16)
print(integer_value)  # 出力: 1202

整数をバイナリ文字列に変換

次に、整数をバイナリ形式の文字列に変換します。

これには、bin関数を使用します。

bin関数は、整数を引数に取り、バイナリ形式の文字列を返します。

以下のサンプルコードを見てみましょう。

integer_value = 1202
binary_value = bin(integer_value)
print(binary_value)  # 出力: 0b10010101110

0b10010101110

変換結果の確認方法

変換が正しく行われたかを確認するためには、出力結果をチェックします。

整数やバイナリの形式で出力された値を確認することで、変換が成功したかどうかを判断できます。

以下のサンプルコードでは、16進数から整数、そしてバイナリに変換した結果を表示しています。

hex_string = "4B2"
integer_value = int(hex_string, 16)
binary_value = bin(integer_value)
print(f"16進数: {hex_string}")
print(f"整数: {integer_value}")
print(f"バイナリ: {binary_value}")

16進数: 4B2
整数: 1202
バイナリ: 0b10010101110

このようにして、16進数の文字列を整数に変換し、その整数をバイナリ形式に変換する手順を確認できます。

次のセクションでは、エラーハンドリングについて詳しく見ていきます。

エラーハンドリング

プログラムを実行する際には、無効な入力やエラーが発生する可能性があります。

特に、16進数の文字列を扱う場合、無効な文字列が入力されるとエラーが発生します。

ここでは、無効な16進数文字列の処理、例外処理の実装方法、ユーザー入力の検証について説明します。

無効な16進数文字列の処理

無効な16進数文字列が入力された場合、int関数はValueErrorを発生させます。

このエラーを適切に処理することで、プログラムがクラッシュするのを防ぐことができます。

以下のサンプルコードでは、無効な16進数文字列を処理する方法を示しています。

hex_string = "GHI"  # 無効な16進数文字列
try:
    integer_value = int(hex_string, 16)
except ValueError:
    print("無効な16進数文字列です。")

無効な16進数文字列です。

例外処理の実装方法

例外処理を実装することで、エラーが発生した際に適切なメッセージを表示したり、プログラムの流れを制御したりすることができます。

以下のサンプルコードでは、例外処理を用いて16進数文字列の変換を行っています。

def convert_hex_to_binary(hex_string):
    try:
        integer_value = int(hex_string, 16)
        binary_value = bin(integer_value)
        return binary_value
    except ValueError:
        return "無効な16進数文字列です。"
result = convert_hex_to_binary("XYZ")
print(result)  # 出力: 無効な16進数文字列です。

無効な16進数文字列です。

ユーザー入力の検証

ユーザーからの入力を受け取る場合、入力が有効な16進数文字列であるかを検証することが重要です。

以下のサンプルコードでは、ユーザーからの入力を検証し、無効な場合には再入力を促す方法を示しています。

def get_valid_hex_input():
    while True:
        hex_string = input("16進数文字列を入力してください: ")
        if all(c in '0123456789ABCDEFabcdef' for c in hex_string):
            return hex_string
        else:
            print("無効な16進数文字列です。再度入力してください。")
valid_hex = get_valid_hex_input()
print(f"有効な16進数文字列: {valid_hex}")

16進数文字列を入力してください: 1A3F
有効な16進数文字列: 1A3F

このように、無効な16進数文字列の処理、例外処理の実装、ユーザー入力の検証を行うことで、プログラムの堅牢性を高めることができます。

次のセクションでは、応用例について詳しく見ていきます。

応用例

16進数の文字列をバイナリに変換する技術は、さまざまな場面で応用できます。

ここでは、ファイルのバイナリ変換、ネットワークデータの変換、データベースでの利用について具体的な例を紹介します。

ファイルのバイナリ変換

ファイルの内容を16進数で表現し、それをバイナリに変換することができます。

以下のサンプルコードでは、テキストファイルから16進数の文字列を読み込み、それをバイナリに変換しています。

def hex_to_binary_file(file_path):
    with open(file_path, 'r') as file:
        hex_string = file.read().strip()
        try:
            integer_value = int(hex_string, 16)
            binary_value = bin(integer_value)
            return binary_value
        except ValueError:
            return "無効な16進数文字列です。"
binary_result = hex_to_binary_file('hex_data.txt')
print(binary_result)

0b1101000111111

ネットワークデータの変換

ネットワーク通信では、データを16進数で表現することが一般的です。

受信したデータを16進数からバイナリに変換することで、データの処理が可能になります。

以下のサンプルコードでは、受信した16進数データをバイナリに変換しています。

def convert_network_data(hex_data):
    try:
        integer_value = int(hex_data, 16)
        binary_value = bin(integer_value)
        return binary_value
    except ValueError:
        return "無効な16進数データです。"
network_data = "1A2B3C"
binary_result = convert_network_data(network_data)
print(binary_result)  # 出力: 0b1101000101010111100

0b1101000101010111100

データベースでの利用

データベースに保存されている16進数のデータをバイナリ形式に変換して利用することもできます。

以下のサンプルコードでは、データベースから取得した16進数の値をバイナリに変換しています。

def convert_db_hex_to_binary(hex_value):
    try:
        integer_value = int(hex_value, 16)
        binary_value = bin(integer_value)
        return binary_value
    except ValueError:
        return "無効な16進数データです。"
db_hex_value = "FFEE"
binary_result = convert_db_hex_to_binary(db_hex_value)
print(binary_result)  # 出力: 0b1111111111101110