python - 将字节附加到单词并反转它们的有效方法？

Question

在 Python 2.7 中，我有一个像这样的字节数组(实际对象是一个字节数组，但为了更好的可读性，我将其写为通用数组):

array = [0x01, 0x02, 0x03, 0x04]
# actual thing is b'\x01\x02\x03\x04'

# its bit representation would be:
bit_array = [0b00000001, 0b00000010, 0b00000011, 0b00000100]

我想构造另一个变量，称为word，它是数组中字节的组合，如下所示:

word = 0x01020304  # this would be a 32-bit int

但是，就我而言，我还需要反转字节(因为它们是由另一个以与我相反的位顺序工作的系统接收的)，所以我应该将这个字节数组合并到为了获得我需要的东西:

reversed_bit_array = [0b10000000, 0b01000000, 0b11000000, 0b00100000]
#reversed_word = whatever

最有效的方法是什么？该代码应该在循环中多次调用，因此应该尽可能快。我尝试使用查找表，但我对结果有点困惑，所以肯定有问题。 下面是我的代码:

a = bytearray([0x01,0x02,0x03, 0x04])
b = 0x01020304 # this is the combined array without reversal
c = 0x10203040 # this is what I want
word = 0

for j in range(len(a)):
    word = word << 8
    word += bitReverseTable256[a[j]] 

print(bin(word))
print(bin(c))

>>0b10000000010000001100000000100000
>>0b10000001000000011000001000000

其中 bitReverseTable256 是以下查找表:

bitReverseTable256 = (
    0x00, 0x80, 0x40, 0xC0, 0x20, 0xA0, 0x60, 0xE0, 0x10, 0x90, 0x50, 0xD0, 0x30, 0xB0, 0x70, 0xF0,
    0x08, 0x88, 0x48, 0xC8, 0x28, 0xA8, 0x68, 0xE8, 0x18, 0x98, 0x58, 0xD8, 0x38, 0xB8, 0x78, 0xF8,
    0x04, 0x84, 0x44, 0xC4, 0x24, 0xA4, 0x64, 0xE4, 0x14, 0x94, 0x54, 0xD4, 0x34, 0xB4, 0x74, 0xF4,
    0x0C, 0x8C, 0x4C, 0xCC, 0x2C, 0xAC, 0x6C, 0xEC, 0x1C, 0x9C, 0x5C, 0xDC, 0x3C, 0xBC, 0x7C, 0xFC,
    0x02, 0x82, 0x42, 0xC2, 0x22, 0xA2, 0x62, 0xE2, 0x12, 0x92, 0x52, 0xD2, 0x32, 0xB2, 0x72, 0xF2,
    0x0A, 0x8A, 0x4A, 0xCA, 0x2A, 0xAA, 0x6A, 0xEA, 0x1A, 0x9A, 0x5A, 0xDA, 0x3A, 0xBA, 0x7A, 0xFA,
    0x06, 0x86, 0x46, 0xC6, 0x26, 0xA6, 0x66, 0xE6, 0x16, 0x96, 0x56, 0xD6, 0x36, 0xB6, 0x76, 0xF6,
    0x0E, 0x8E, 0x4E, 0xCE, 0x2E, 0xAE, 0x6E, 0xEE, 0x1E, 0x9E, 0x5E, 0xDE, 0x3E, 0xBE, 0x7E, 0xFE,
    0x01, 0x81, 0x41, 0xC1, 0x21, 0xA1, 0x61, 0xE1, 0x11, 0x91, 0x51, 0xD1, 0x31, 0xB1, 0x71, 0xF1,
    0x09, 0x89, 0x49, 0xC9, 0x29, 0xA9, 0x69, 0xE9, 0x19, 0x99, 0x59, 0xD9, 0x39, 0xB9, 0x79, 0xF9,
    0x05, 0x85, 0x45, 0xC5, 0x25, 0xA5, 0x65, 0xE5, 0x15, 0x95, 0x55, 0xD5, 0x35, 0xB5, 0x75, 0xF5,
    0x0D, 0x8D, 0x4D, 0xCD, 0x2D, 0xAD, 0x6D, 0xED, 0x1D, 0x9D, 0x5D, 0xDD, 0x3D, 0xBD, 0x7D, 0xFD,
    0x03, 0x83, 0x43, 0xC3, 0x23, 0xA3, 0x63, 0xE3, 0x13, 0x93, 0x53, 0xD3, 0x33, 0xB3, 0x73, 0xF3,
    0x0B, 0x8B, 0x4B, 0xCB, 0x2B, 0xAB, 0x6B, 0xEB, 0x1B, 0x9B, 0x5B, 0xDB, 0x3B, 0xBB, 0x7B, 0xFB,
    0x07, 0x87, 0x47, 0xC7, 0x27, 0xA7, 0x67, 0xE7, 0x17, 0x97, 0x57, 0xD7, 0x37, 0xB7, 0x77, 0xF7,
    0x0F, 0x8F, 0x4F, 0xCF, 0x2F, 0xAF, 0x6F, 0xEF, 0x1F, 0x9F, 0x5F, 0xDF, 0x3F, 0xBF, 0x7F, 0xFF
)

可以看出，结果并不是我所期望的。我不知道出了什么问题，而且我也问自己这样做的效率如何(我想有更快的方法来做到这一点)。

Answer 1

问题是您有以下对应关系:

十六进制 - 十进制 - 二进制

0x01 = 1 = 0000 0001

0x10 = 16 = 0001 0000

0x02 = 2 = 0000 0010

0x20 = 32 = 0010 0000

现在显然，每一半字节也代表十六进制值的一半，并考虑到以下事实:

0xFF = 255 = 1111 1111

我们可以放心地假设我们可以处理某些按位运算的每一半，因此我们需要创建一些掩码来提取字节的每一半。

A_MASK = 0xF0，即 11110000 和 B_MASK = 0x0F，即 00001111。 A 是字节的左半部分，B 是字节的右半部分。

现在我们可以使用这些掩码通过在字节值和掩码之间执行 AND 运算来提取我们需要的信息。掩码的 0000 一半将取消/甚至为 0 我们不感兴趣的另一半。

获得这些一半后，我们可以继续将它们分别向左和向右移动 4 位，基本上是移动它们的一半位置。

最后我们可以执行一个OR运算来提供反向字节。

示例:

假设我们要将 0x52 反转为 0x25。

0x52 = 0011 0001

0101 0010 AND 1111 0000 => 0101 0000(A 印记)

0101 0010 AND 0000 1111 => 0000 0010(B 印记)

让我们转移印记

0101 0000>> 4 => 0000 0101

0000 0010 << 4 => 0010 0000

现在我们可以获得最终的字节。

0000 0101 或 0010 0000 => 0010 0101 = 0x25

完整代码:

initial_values = bytearray([0x01, 0x02, 0x03, 0x04])

print(initial_values.hex())

A_MASK = 0xF0
B_MASK = 0x0F

new_vals = bytearray()
for val in initial_values:
    aprint = val & A_MASK
    bprint = val & B_MASK

    aprint_shift = aprint >> 4
    bprint_shift = bprint << 4
    reversed_val = aprint_shift | bprint_shift
    new_vals.append(reversed_val)

print(new_vals.hex())

这将产生:

01020304
10203040