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Pythonのチルダ（~）演算子とは？ビット反転の仕組みをわかりやすく解説

チルダ（~）演算子とは

Pythonにおける ~（チルダ）は、ビットごとのNOT（補数）演算子です。単一のオペランドに対して作用し、各ビットを反転した結果（補数）を返します。

具体的には、以下のような動作を行います。

  • ビットが 1 の場合 → 0 を返す
  • ビットが 0 の場合 → 1 を返す

計算例：a = 60 の場合

たとえば、変数 a に 60 を代入すると、2進数では 0011 1100 と表されます。この値にチルダ演算子を適用すると、結果は -61 になります。

これは、Pythonが負の整数を2の補数（two's complement）形式で表現しているためです。一般に ~x は -(x + 1) と等しくなるため、~60 = -61 という結果になります。

>>> a = 60
>>> bin(a)
'0b111100'
>>> b = ~a
>>> a
60
>>> b
-61
>>> bin(b)
'-0b111101'

ポイントまとめ

bin() 関数を使うことで、整数を2進数表現で確認できます。~a の結果である -61 は -0b111101 として表示され、元の値 60（0b111100）との関係がわかります。

このように、チルダ演算子は「すべてのビットを反転する」操作であり、実用上は ~x == -(x+1) という性質を覚えておくと便利です。フラグ管理やマスク処理など、低レベルのビット操作が必要な場面で活用されます。

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