[Python] xor演算子の使い方

# XOR演算子の基本的な使い方
a = 5  # 2進数で101
b = 3  # 2進数で011
result = a ^ b
print(result)  # 出力: 6 (2進数で110)

# ビットの反転
num = 10  # 2進数で1010
mask = 0b1111  # 反転用のマスク
inverted = num ^ mask
print(inverted)  # 出力: 5 (2進数で0101)

# データの暗号化と復号化
def xor_encrypt_decrypt(data, key):
    encrypted = [char ^ key for char in data]
    return encrypted
data = [ord(char) for char in "Hello"]  # 文字列をASCIIコードに変換
key = 123  # 任意のキー
# 暗号化
encrypted_data = xor_encrypt_decrypt(data, key)
print("Encrypted:", encrypted_data)
# 復号化
decrypted_data = xor_encrypt_decrypt(encrypted_data, key)
print("Decrypted:", ''.join(chr(char) for char in decrypted_data))

# ビットフラグの管理
flags = 0b1010  # 初期フラグ
toggle_bit = 0b0100  # 切り替えたいビット
# ビットを切り替える
flags ^= toggle_bit
print(bin(flags))  # 出力: 0b1110

# データのスワップ操作
x = 15
y = 27
# XORを用いたスワップ
x = x ^ y
y = x ^ y
x = x ^ y
print("x:", x)  # 出力: 27
print("y:", y)  # 出力: 15

# パリティビットの計算
def calculate_parity(data):
    parity = 0
    for bit in data:
        parity ^= bit
    return parity
data = [1, 0, 1, 1]  # ビット列
parity_bit = calculate_parity(data)
print("Parity Bit:", parity_bit)  # 出力: 1

# ハミング距離の計算
def hamming_distance(x, y):
    xor_result = x ^ y
    distance = 0
    while xor_result:
        distance += xor_result & 1
        xor_result >>= 1
    return distance
x = 0b1101  # ビット列1
y = 0b1001  # ビット列2
distance = hamming_distance(x, y)
print("Hamming Distance:", distance)  # 出力: 1

# XORを用いた重複のない要素の検出
def find_unique_element(arr):
    unique = 0
    for num in arr:
        unique ^= num
    return unique
arr = [2, 3, 5, 4, 5, 3, 4]
unique_element = find_unique_element(arr)
print("Unique Element:", unique_element)  # 出力: 2

# 演算の優先順位に注意
a = 5
b = 3
c = 2
# 括弧を使わない場合
result_without_parentheses = a ^ b + c
print("Without Parentheses:", result_without_parentheses)  # 出力: 4
# 括弧を使う場合
result_with_parentheses = a ^ (b + c)
print("With Parentheses:", result_with_parentheses)  # 出力: 6

# 型の違いによる影響
a = 5  # 整数型
b = 3.0  # 浮動小数点型
# 型が異なる場合のXOR演算
try:
    result = a ^ b
except TypeError as e:
    print("TypeError:", e)  # 出力: TypeError: unsupported operand type(s) for ^: 'int' and 'float'

# デバッグ時の注意点
def xor_debug_example(a, b):
    print("Initial a:", a)
    print("Initial b:", b)
    
    a = a ^ b
    print("After a ^ b, a:", a)
    
    b = a ^ b
    print("After a ^ b, b:", b)
    
    a = a ^ b
    print("After a ^ b, a:", a)
    
    return a, b
x, y = xor_debug_example(15, 27)
print("Final x:", x)  # 出力: 27
print("Final y:", y)  # 出力: 15