Pythonで数値の特定の位置から「k」ビットを抽出する方法

この関数は、指定した位置（pos）から「k」個のビットを抽出し、その抽出結果を返すために使用します。ここでは、Pythonのスライス（slicing）という手法を活用して実装していきます。

実行例

入力：number = 170
      K = 5
      Pos = 2
出力：21

上記の例では、10進数の「170」を2進数に変換すると「10101010」となります。右端から2番目の位置を起点として、そこから左方向に5ビットを抽出すると「10101」になり、これを10進数に戻すと「21」になります。

アルゴリズム

Extractionbit(no, k, pos)
/* ユーザーが入力した数値は変数 no に、
   抽出するビット数は変数 k に、
   ビットの位置は変数 pos に格納されます。 */

ステップ1：bin() 関数を使って、数値を2進数形式に変換します。
ステップ2：先頭の2文字（'0b'）を取り除きます。
ステップ3：右側から pos の位置を終点として、そこから k ビット分を抽出します。
           抽出部分の終了インデックスは e = len(bi) - pos、
           開始インデックスは s = e - k + 1 となります。
ステップ4：k ビットの部分文字列を抽出します。
ステップ5：抽出した部分文字列を再び10進数に変換します。

サンプルコード

# 数値内の指定された位置から「k」ビットを抽出するPythonプログラム
def extractedbits(no, k, pos):
    bi = bin(no)          # 数値を2進数形式の文字列に変換
    bi = bi[2:]           # 先頭の '0b' を削除
    e = len(bi) - pos     # 抽出範囲の終了インデックスを計算
    s = e - k + 1         # 抽出範囲の開始インデックスを計算
    substr = bi[s : e+1]  # スライスで k ビットを抽出
    print("最終結果 ::>", int(substr, 2))  # 2進数から10進数へ変換して表示

# メインプログラム
if __name__ == "__main__":
    no = int(input("数値を入力してください ::>"))
    k = int(input("抽出するビット数 k を入力してください ::>"))
    pos = int(input("位置を入力してください ::>"))
    extractedbits(no, k, pos)

実行結果

数値を入力してください ::>170
抽出するビット数 k を入力してください ::>5
位置を入力してください ::>2
最終結果 ::>21

コードのポイント解説

bin() 関数： Pythonの組み込み関数 bin() は、整数を「0b10101010」のような2進数表現の文字列に変換します。そのため、スライス bi[2:] を使って接頭辞「0b」を除去しています。

インデックス計算： 文字列のインデックスは左端が0から始まるため、右側からの位置 pos を考慮すると、終了インデックスは「文字列の長さ − pos」となります。開始インデックスはそこからさらに k ビット分遡った位置になります。

int(substr, 2)： 第2引数に「2」を指定することで、2進数の文字列を10進数の整数に変換できます。これにより、抽出したビット列を人間が読みやすい数値として出力しています。