Bitoperationen mit Ganzzahlen berechnen

Wofür sich die Berechnung eignet

Der Bitwise Calculator berechnet bitweise Operationen mit Ganzzahlen und macht das Ergebnis zusätzlich in binärer Form sichtbar. Damit kannst du nachvollziehen, wie sich Bitpositionen bei logischen Verknüpfungen oder Verschiebungen verändern. Zur Auswahl stehen AND, OR, XOR, NOT, NAND, NOR sowie left-shift und right-shift.

Für die meisten Berechnungen gibst du zwei Zahlen ein. NOT bildet eine Ausnahme, weil dabei nur der erste Operand für die Berechnung verwendet wird. Die Bezeichnungen der Operationen werden ohne Unterschied zwischen Groß- und Kleinschreibung erkannt, sofern der eingegebene Wert in Kleinbuchstaben umgewandelt werden kann. So kannst du die Schreibweise der Bezeichnung an deine Eingabe anpassen, solltest aber eine unterstützte Bezeichnung verwenden.

Die Berechnung Schritt für Schritt

1. Trage eine Ganzzahl in das erste Zahlenfeld ein. Für AND, OR, XOR, NAND, NOR, left-shift und right-shift brauchst du zusätzlich einen zweiten Zahlenwert. Bei NOT wird nur der erste Wert für die eigentliche Berechnung herangezogen.

2. Wähle eine unterstützte Operation oder gib ihren Namen ein. Verwendbare Bezeichnungen sind AND, OR, XOR, NOT, NAND, NOR, left-shift und right-shift. Bei einer Schiebung steht der zweite Wert für die Schiebungsweite. Er muss mindestens 0 betragen, weil negative Schiebungsweiten nicht ausgeführt werden.

3. Starte die Berechnung, nachdem du die Eingaben geprüft hast. Wird ein Zahlenfeld leer gelassen oder ein Nullwert übergeben, gilt der betreffende Operand als 0. Ein nicht leerer Eingabewert wird zunächst in eine Ganzzahl umgewandelt. Dadurch kann eine Eingabe, die sich nicht als Ganzzahl verarbeiten lässt, zu einem erfolglosen Ergebnis führen.

4. Lies danach den Dezimalwert und die angezeigten Binäransichten gemeinsam. Bei Operationen außer NOT werden der erste und der zweite Operand für die ausgewählte Verknüpfung verwendet. NOT arbeitet dagegen mit dem ersten Operand allein. Vergleiche die Bitpositionen erst dann, wenn feststeht, welche Operation ausgewählt wurde, denn dieselben Eingaben können je nach Operation unterschiedliche Ergebnisse erzeugen.

5. Prüfe bei einem Fehlschlag zuerst den Inhalt beider Zahlenfelder und anschließend die Operationsbezeichnung. Ein Text außerhalb der unterstützten Menge führt bei einem nicht negativen zweiten Operand zu keiner erfolgreichen Berechnung. Bei einem negativen Wert für left-shift oder right-shift liegt die Ursache in der ungültigen Schiebungsweite. Falls eine Umwandlung einen anderen Fehler als TypeError oder ValueError auslöst, kann dieser Fehler anstelle eines erfolglosen Ergebnisses nach außen gelangen.

Was die Ausgabe bedeutet

Ein erfolgreiches Ergebnis enthält den berechneten Wert sowie binär formatierte Ansichten des ersten Operanden und des Resultats. Die dargestellte Breite beträgt mindestens 8 Bit. Bei einer Operation außer NOT erscheint zusätzlich eine Binäransicht des zweiten Operanden. Für NOT wird dieser zweite Wert nicht verwendet; seine Binäransicht wird deshalb als nicht anwendbar ausgewiesen.

Die Binärdarstellung unterstützt dich dabei, einzelne Stellen nebeneinander zu vergleichen. Sie erklärt jedoch nicht von selbst, ob AND, XOR, eine Verschiebung oder eine andere Operation ausgewählt wurde. Beginne die Auswertung daher mit dem Operationsnamen und betrachte anschließend die Dezimal- und Binärdarstellung zusammen.

Ein leerer Operand hat eine andere Bedeutung als ein nicht leerer, ungültiger Text: Der leere Wert wird als 0 behandelt, während der andere Wert bei der Ganzzahlumwandlung scheitern kann. Bei einer Umwandlung, die TypeError oder ValueError auslöst, liegt kein berechneter Wert vor. Ein Fehler wie OverflowError bei einem unendlichen Gleitkommawert kann dagegen außerhalb dieses erfolglosen Ergebnisses auftreten.

Praktisches Beispiel

Du möchtest die Bitverknüpfung der beiden Ganzzahlen 13 und 3 prüfen und das Resultat in Dezimal- sowie Binärform betrachten.

Gib 13 als ersten Wert und 3 als zweiten Wert ein, wähle AND und starte die Berechnung.

Eine erfolgreiche Antwort enthält den berechneten Wert, die Binäransicht des ersten Werts, die Binäransicht des zweiten Werts und die Binäransicht des Ergebnisses.

Einschränkungen

• Die Berechnung setzt eine unterstützte Operationsbezeichnung, umwandelbare Operandwerte und bei Schiebungen eine nicht negative Schiebungsweite voraus. Bestimmte Umwandlungsfehler können anstelle eines erfolglosen Ergebnisses nach außen gelangen.

Häufige Fehler

• Eine negative zweite Zahl bei left-shift oder right-shift verhindert die Berechnung. Verwende für die Schiebungsweite einen Wert von 0 oder höher.

Häufige Fragen

Was passiert bei leeren Feldern?

Wenn kein Operationswert angegeben wird, verwendet die Berechnung AND. Ein leerer erster oder zweiter Zahlenwert wird als 0 behandelt, sofern kein anderer Eingabewert für die Umwandlung vorliegt.

Brauche ich für NOT zwei Zahlen?

Für NOT genügt der erste Ganzzahlwert, weil nur dieser Operand in die Berechnung eingeht. Die Binäransicht des zweiten Werts wird in diesem Fall als nicht anwendbar ausgewiesen.

Kann ich einen beliebigen Operationsnamen eingeben?

Ein Operationsname außerhalb von AND, OR, XOR, NOT, NAND, NOR, left-shift und right-shift führt bei einem nicht negativen zweiten Operand zu einer erfolglosen Berechnung. Die Groß- und Kleinschreibung der unterstützten Bezeichnungen spielt dabei keine Rolle, sofern der Wert entsprechend umgewandelt werden kann.