將字節數組轉換為數組中的單個位 [Python 3.5]

Question

我正在尋找一個操作女巫轉換我的字節數組：

mem = b'\x01\x02\xff'

在這樣的事情：

[ [0 0 0 0 0 0 0 1]
  [0 0 0 0 0 0 1 0]
  [1 1 1 1 1 1 1 1] ]

這些是我嘗試過的操作：

import numpy as np

mem = b'\x01\x02\xff' #define my input
mem = np.fromstring(mem, dtype=np.uint8) #first convert to int

#print(mem) give me "[  1   2 255]" at this piont

mem = np.array(['{0:08b}'.format(mem[b]) for b in mem]) #now convert to bin
data= np.array([list(mem[b]) for b in mem]) #finally convert to single bits

print(data)

此代碼將在第 4 行崩潰.. IndexError: index 255 is out of bounds for axis 0 with size 9否則，它會在第 5 行崩潰.. IndexError: too many indices for array

這些是我的問題：

為什么hex轉int后空格數不一樣？

這就是我下一次從 int 轉換為 bin 失敗的原因嗎？

最后，我的list操作有什么問題？

感謝您的幫助！ :)

Answer 1

使用解包位：

>>> import numpy as np
>>> mem = b'\x01\x02\xff'
>>> x = np.fromstring(mem, dtype=np.uint8)
>>> np.unpackbits(x).reshape(3,8)
array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0],
       [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]], dtype=uint8)

文檔

來自help(np.unpackbits) ：

解包(...)
解包位（myarray，軸=無）

將 uint8 數組的元素解包為二進制值輸出數組。

myarray每個元素代表一個位域，該位域應該被解包成一個二進制值的輸出數組。 輸出數組的形狀是一維（如果axis為無）或與輸入數組相同的形狀，並沿指定的軸進行解包。

Answer 2

要解決 IndexError 您可以使用numpy.ndindex ：

import numpy as np

mem = b'\x01\x02\xff' #define my input
mem = np.fromstring(mem, dtype=np.uint8) #first convert to int

#print(mem) give me "[  1   2 255]" at this piont
mem=np.array(['{0:07b}'.format(mem[b]) for b in np.ndindex(mem.shape)])

data= np.array([list(mem[b]) for b in np.ndindex(mem.shape)]) #finally convert to single bits

print(data)

輸出：

[['0', '0', '0', '0', '0', '0', '1'] ['0', '0', '0', '0', '0', '1', '0']
 ['1', '1', '1', '1', '1', '1', '1', '1']]

Answer 3

我很確定您的代碼的問題在於您假設列表中每個項目中的int將變為 8 位（因此，在您的假設中， 2將返回00000010 ）。 但它沒有（ 2 = 10 ），這搞砸了你的代碼。

對於你的最后兩行，我認為這應該沒問題：

data = [list(str(bin(x))[2:]) for x in mem]
for a in range(len(data)):
    while len(data[a]) < 8:
        data[a] = "0" + data[a]

str(bin(x))[2:]轉換為二進制（因為它為1返回0b1 ，您需要使用[2:]來獲得1 ）。

最后一段代碼是用額外的0來“填充”你的數字。

Answer 4

mem = b'\x01\x02\xff'
[[int(digit) for digit in "{0:08b}".format(byte)] for byte in mem]

輸出：

[[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]]