如何在 Python 中把整型轉換為二進位制

Python 內建的 bin() 函式是將整數轉換為二進位字串最快的方法。若要取得不含 0b 前綴的數字，可使用 format() 或字串格式化；位元操作範例則示範如何手動組成這些數字。

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在 Python 中使用 bin() 將整數轉換為二進位

將整數傳入 bin()。它會傳回一個字串，二進位數字前方帶有 0b 前綴，用來標示這是以 2 為底的表示法。

value = 16
binary = bin(value)
print(binary)

0b10000

對於負整數，bin() 會把 - 放在前綴之前，例如 bin(-10)。結果是字串，可直接用於顯示；只有在應用程式需要數值時，才需要再解析它。

使用 format() 將整數轉換為不含 0b 前綴的二進位

將整數和 b 格式指定符傳給 format()，即可取得純二進位數字。這個指定符會選用以 2 為底的表示法；不同於 bin()，結果不含 0b。此處的 format() 是內建函式；bin() 也同樣是內建函式，而不是方法，會傳回前文所述帶有前綴的表示法。

value = 10
binary_digits = format(value, "b")
print(binary_digits)

1010

對於負整數，格式化後的字串會先顯示負號，再接上其絕對值的二進位數字。若要在前方補零，可使用 format(10, "08b") 這類寬度設定；寬度會計入數字及任何符號。寬度代表最小值，因此需要更多位數的值不會被截斷。

在 Python 中使用字串格式化將整數轉換為二進位

str.format() 方法使用相同的 b 格式指定符。當你要把數值放入較長的字串時，這種方式很實用。f-string 則提供更精簡的替代寫法。

value = 15
formatted = "Value: {:b}".format(value)
f_string = f"Value: {value:b}"
print(formatted)
print(f_string)

Value: 1111
Value: 1111

若要將二進位數字補齊至最小寬度，可在 b 前加上寬度，例如 {:08b} 或 {value:08b}。這兩種寫法都會保留負整數的符號，並將格式化欄位補至指定的最小寬度；符號也會計入寬度。

使用位元操作將整數轉換為二進位

手動轉換時，可以反覆使用 & 1 讀取最低有效位元，再用 >> 將數值的絕對值向右移。由於收集到的位元順序是由右至左，必須反轉才能組成二進位數字。下方的輔助函式會明確處理零；對於負整數，則在絕對值的二進位數字前加上負號，符合 Python 以符號和數值表示的顯示慣例，而非固定寬度的二補數表示法。

def int_to_binary(value):
    if value == 0:
        return "0"

    sign = "-" if value < 0 else ""
    magnitude = abs(value)
    bits = []

    while magnitude:
        bits.append(str(magnitude & 1))
        magnitude >>= 1

    return sign + "".join(reversed(bits))

for number in (15, 0, -10):
    print(int_to_binary(number))

1111
0
-1010

這種做法可用來示範位元擷取；一般轉換程式則使用 bin() 和 format() 更簡單。當數值的絕對值不再有剩餘位元時，迴圈就會停止；明確處理零的分支則會提供唯一的二進位數字。由於函式是轉換絕對值後再另外加上符號，因此它並不會產生固定寬度的二補數表示法。若要透過通訊協定或硬體介面交換二進位資料，請明確選擇寬度和表示法。