[Python] ビット演算を使って処理を高速化する

# 数値が奇数か偶数かを判定する関数
def is_odd(number):
    return (number & 1) == 1
# 使用例
print(is_odd(5))  # True
print(is_odd(4))  # False

# 特定のビットを抽出する関数
def extract_bit(number, position):
    mask = 1 << position
    return (number & mask) >> position
# 使用例
print(extract_bit(10, 1))  # 1
print(extract_bit(10, 2))  # 0

# ビットシフトを使った乗算と除算
def multiply_by_two(number):
    return number << 1
def divide_by_two(number):
    return number >> 1
# 使用例
print(multiply_by_two(3))  # 6
print(divide_by_two(8))    # 4

# XORを使った値のスワップ
def swap(a, b):
    a = a ^ b
    b = a ^ b
    a = a ^ b
    return a, b
# 使用例
x, y = swap(5, 10)
print(x, y)  # 10, 5

# ビット演算を使った集合演算
def add_element(set, element):
    return set | (1 << element)
def remove_element(set, element):
    return set & ~(1 << element)
def intersection(set1, set2):
    return set1 & set2
# 使用例
set1 = 0b1010
set2 = 0b1100
print(bin(add_element(set1, 1)))  # 0b1011
print(bin(remove_element(set1, 3)))  # 0b10
print(bin(intersection(set1, set2)))  # 0b1000

from PIL import Image
# 画像の色を反転させる関数
def invert_colors(image_path):
    image = Image.open(image_path)
    inverted_image = Image.eval(image, lambda x: 255 - x)
    return inverted_image
# 使用例
inverted_image = invert_colors('example.jpg')
inverted_image.show()

# XORを使った簡単な暗号化と復号化
def xor_encrypt_decrypt(data, key):
    return ''.join(chr(ord(char) ^ key) for char in data)
# 使用例
original_text = "Hello, World!"
key = 123
encrypted_text = xor_encrypt_decrypt(original_text, key)
decrypted_text = xor_encrypt_decrypt(encrypted_text, key)
print(encrypted_text)  # 暗号化されたテキスト
print(decrypted_text)  # Hello, World!

# ゲームのフラグ管理
def set_flag(flags, flag):
    return flags | flag
def clear_flag(flags, flag):
    return flags & ~flag
def check_flag(flags, flag):
    return (flags & flag) != 0
# 使用例
FLAG_JUMP = 0b0001
FLAG_RUN = 0b0010
flags = 0
flags = set_flag(flags, FLAG_JUMP)
print(check_flag(flags, FLAG_JUMP))  # True
flags = clear_flag(flags, FLAG_JUMP)
print(check_flag(flags, FLAG_JUMP))  # False

# ビットフィールドを使ったデータ圧縮
def compress_data(data):
    compressed = 0
    for i, bit in enumerate(data):
        compressed |= (bit << i)
    return compressed
def decompress_data(compressed, length):
    return [(compressed >> i) & 1 for i in range(length)]
# 使用例
data = [1, 0, 1, 1, 0]
compressed = compress_data(data)
print(bin(compressed))  # 0b1101
decompressed = decompress_data(compressed, len(data))
print(decompressed)  # [1, 0, 1, 1, 0]

import ipaddress
# サブネットマスクを使ったネットワークアドレスの計算
def calculate_network_address(ip, subnet_mask):
    ip_int = int(ipaddress.IPv4Address(ip))
    mask_int = int(ipaddress.IPv4Address(subnet_mask))
    network_address = ip_int & mask_int
    return str(ipaddress.IPv4Address(network_address))
# 使用例
ip = '192.168.1.10'
subnet_mask = '255.255.255.0'
network_address = calculate_network_address(ip, subnet_mask)
print(network_address)  # 192.168.1.0