Python解码二进制：文字转0和1

上周我在整理旧物时，翻出初中用过的摩斯密码本，突然想到：现在的计算机世界其实也在用类似的"暗号"交流。今天就带你一起解开这个数字世界的摩斯密码——二进制，特别是如何用Python把日常文字变成0和1的排列组合。

先来点基础知识

记得小时候玩过的灯泡开关游戏吗？二进制就像是一排灯泡，每个灯泡代表一个位（bit），亮表示1，灭表示0。在计算机里，8个这样的灯泡组成一个字节（byte），可以表示256种不同的状态。

举个生活例子：

• 字母A → ASCII编码是65 → 二进制是01000001
• 汉字"中" → UTF-8编码是3个字节 → 1110 10010110

Python中的转换魔法

打开你的Python编辑器，我们先从最简单的单字符转换开始。假设我们要把字母A变成二进制：

char = 'A'binary = bin(ord(char))[2:].zfill(8)print(binary)   输出01000001

分解步骤：

• ord('A') → 得到ASCII码65
• bin(65) → 返回'0b1000001'
• [2:] → 去掉开头的0b
• zfill(8) → 补足8位二进制

处理整段文字

当我们需要转换整个句子时，可以这样做：

def str_to_binary(text):return ' '.join(format(ord(c), '08b') for c in text)print(str_to_binary("Hello"))输出 0100 0110 01101111

注意编码问题

遇到中文时记得指定UTF-8编码：

"中".encode('utf-8').hex   输出'e4b8ad'

进阶玩法：位运算解析

我们还可以用位运算符手动提取每个bit：

def byte_to_bits(byte):return [ (byte >> i) & 1 for i in range(7,-1,-1) ]print(byte_to_bits(65))   [0,1,0,0,0,0,0,1]

原理说明：

• >> 右移运算符：相当于把数值往右推
• & 1：获取最后一位的值
• range(7,-1,-1)：从高位到低位遍历

实际应用场景

上周帮朋友做智能家居项目时，就遇到需要把控制指令转成二进制信号的需求。这里分享几个典型应用：

• 数据加密：通过位异或操作实现简单加密
• 网络传输：TCP协议头中的控制字段
• 文件存储：压缩文件时的位级操作

举个加密例子：

def simple_encrypt(text, key=0b10101010):return bytes([ ord(c) ^ key for c in text ])encrypted = simple_encrypt("Secret")print(encrypted)   b'\\x13BFRB'

常见问题排雷

刚开始练习时，我也踩过不少坑：

最近在读《编码：隐匿在计算机软硬件背后的语言》，书中提到的电报编码原理给了我很多启发。下次准备尝试用二进制实现简单的差错校验功能，就像快递包裹上的防撕贴纸那样。

窗外的知了还在不知疲倦地鸣叫，我的键盘敲击声渐渐和虫鸣融为一体。保存好今天写的代码片段，顺手给桌上的多肉植物浇了点水——这些0和1的组合，不就像植物生长的规律一样，简单中藏着无限可能吗？