Pythonのビット演算子の種類と使い方をわかりやすく解説

ビット演算子（Bitwise Operators）とは、数値を2進数のビット単位で操作するための演算子です。Pythonでは、以下の6種類のビット演算子が定義されています。

Pythonで使えるビット演算子の一覧

• &（ビット単位AND）：両方のビットが1の場合のみ1を返します
• |（ビット単位OR）：どちらか一方でも1であれば1を返します
• ^（ビット単位XOR・排他的論理和）：片方のビットだけが1の場合に1を返します
• ~（ビット反転・補数）：ビットが0なら1へ、1なら0へ反転します
• <<（左シフト）：ビットを左へシフトし、右側の空いたビットは0で埋められます
• >>（右シフト）：ビットを右へシフトし、左側の空いたビットは0で埋められます

具体的な計算例

ここでは、a = 60（2進数で 0011 1100）、b = 13（2進数で 0000 1101) を例に、各演算子の動作を確認してみましょう。

a&b = 0000 1100 = 12
a|b = 0011 1101 = 61
a^b = 0011 0001 = 49
~a  = 1100 0011 = -61
a<<2 = 1111 0000 = 240
a>>2 = 0000 1111 = 15

結果のポイント

• a & b = 12：両方のビットが共通して1になっている部分だけが残ります
• a | b = 61：いずれかに1があるビットがすべて1になります
• a ^ b = 49：ビットの状態が異なる部分だけが1になります
• ~a = -61：Pythonでは負の整数を2の補数表現で扱うため、反転結果は -61 となります
• a << 2 = 240：左に2ビットシフトすると、元の値の4倍（2²倍）になります
• a >> 2 = 15：右に2ビットシフトすると、元の値の4分の1（2²で割った値）になります

このように、シフト演算は乗算や除算の代わりとしても利用できるため、パフォーマンスが求められる処理で活用されることがあります。