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如何在 Python 中获得两个变量的逻辑异或?

如何在 Python 中获得两个变量的 logical xor

例如,我有两个变量,我希望它们是字符串。我想测试其中只有一个包含 True 值(不是 None 或空字符串):

str1 = raw_input("Enter string one:")
str2 = raw_input("Enter string two:")
if logical_xor(str1, str2):
    print "ok"
else:
    print "bad"

^ 运算符似乎是按位的,并没有在所有对象上定义:

>>> 1 ^ 1
0
>>> 2 ^ 1
3
>>> "abc" ^ ""
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for ^: 'str' and 'str'
你如何为几个字符串定义“xor”?你觉得 "abc" ^ "" 应该返回什么而不是它?
它应该返回 True,而不是引发异常,因为只有一个字符串是由普通 Python 的 bool 类型定义的 True。
我很惊讶 Python 没有名为“xor”的中缀运算符,这将是最直观的 Pythonic 实现。使用“^”与其他语言是一致的,但不像大多数 Python 那样具有明显的可读性。
@MehrdadAfshari 您问题的明显答案是 a xor a 被定义为 (a and not b) or (not a and b),因此当 ab 是字符串或任何其他类型时,a xor b 应该产生任何 (a and not b) or (not a and b) 产生.
问题是文档很差。 ^ 是“按位异或”,字面意思是逐位,而不是逐个布尔。所以 x'FFFF00' ^ x'FFFF00' 应该是 x'000000'。还是这只意味着逐个字符地发生?转换为数字?我们需要迭代较短的字符串字符以匹配较长字符串的长度。所有这些都应该内置。

A
A. Coady

如果您已经将输入标准化为布尔值,则 != 是异或。

bool(a) != bool(b)

虽然这很聪明而且很简短,但我不相信它是干净的。当有人在代码中读到这个结构时,他们是否立即明白这是一个异或操作?我觉得有必要添加评论——这表明我正在编写不清楚的代码并尝试用评论道歉。
也许“很明显这是一个异或吗?”是错误的问题。我们只是想看看两个问题的答案是否相同,并认为我们会使用 XOR 来实现它。例如,如果我们想确保我们没有将苹果与橙子进行比较,“if xor(isApple(x), isApple(y))”真的比“if isApple(x) != isApple(y)”更清晰吗?不给我!
使用“!=”作为异或存在问题。您可能希望 bool(a) != bool(b) != bool(c) 与 bool(a) ^ bool(b) ^ bool(c) 相同。转换为 bool 也是如此,但我建议 ^.要了解第一个示例中发生了什么,请查找“操作符链接”。
@elmo:+1 指出差异,+1 教我什么是运算符链接!我在说 != 不如 ^ 可读性强的阵营中。
应该改为 bool(a) is not bool(b) 吗?
Z
Zach Hirsch

您始终可以使用 xor 的定义从其他逻辑操作中计算它:

(a and not b) or (not a and b)

但这对我来说有点过于冗长,乍一看并不是特别清楚。另一种方法是:

bool(a) ^ bool(b)

两个布尔值上的异或运算符是逻辑异或(与整数不同,它是按位的)。这是有道理的,因为 bool is just a subclass of int,但实现为只有值 01。当域被限制为 01 时,逻辑异或等效于按位异或。

所以 logical_xor 函数的实现方式如下:

def logical_xor(str1, str2):
    return bool(str1) ^ bool(str2)

归功于 Nick Coghlan on the Python-3000 mailing list


很棒的帖子,但在所有命名参数的方法中,为什么是“str1”和“str2”?
@Token 为什么不呢。你的意思是因为它们不是很 Pythonic 吗?
@Zach Hirsch 您能否使用 (not a and b) 而不是 (b and not a) 来提高可读性,或者定义是否与 xor 不一致。
您应该像 (not b and a) or (not a and b) 那样将 nots 放在第一位,这样如果有字符串,它就会返回字符串,这似乎是函数操作的 Pythonic 方式。
@TokenMacGuy:你建议他改什么名字?
A
Arel

按位 异或已内置于 Python 的 operator 模块中(与 ^ 运算符相同):

from operator import xor
xor(bool(a), bool(b))  # Note: converting to bools is essential

这就是我需要的。在逆向工程恶意软件时,很多时候字符串都会被破坏,直到进行 XOR 操作。使用这个 chr(xor(ord("n"), 0x1A)) = 't'
请注意,这也是按位计算的:xor(1, 2) 返回 3。来自文档字符串:xor(a, b) -- Same as a ^ b. 请记住,从 operator 导入的任何内容都只是现有内置中缀运算符的一种功能形式。
@askewchan:bool 类型重载 __xor__ 以返回布尔值。它会工作得很好,但是当 bool(a) ^ bool(b) 做完全相同的事情时它就过分了。
@MartijnPieters ^ 运算符在内部调用 __xor__
@Quantum7:是的,我不知道你为什么要告诉我这个。我刚刚说过 bool 类型实现了 __xor__ 方法特别是因为 ^ 调用它。重点是 bool(a) ^ bool(b) 可以正常工作,这里不需要使用 operator.xor() 函数。
C
Community

Zach 所述,您可以使用:

xor = bool(a) ^ bool(b)

就个人而言,我喜欢稍微不同的方言:

xor = bool(a) + bool(b) == 1

这种方言的灵感来自我在学校学习的一种逻辑图表语言,其中“OR”由包含 ≥1(大于或等于 1)的框表示,而“XOR”由包含 =1 的框表示。

这具有正确实现异或在多个操作数上的优点。

“1 = a ^ b ^ c ...”表示真正操作数的数量是奇数。该运算符是“奇偶校验”。

“1 = a + b + c...” 意味着只有一个操作数为真。这是“exclusive or”,意思是“一个排除其他”。


因此,True + True + False + True == 3,并且 3 != 1,但 True XOR True XOR False XOR True == True。您能否详细说明“在多个操作数上正确实现 XOR”?
@tzot 您的示例失败,因为根据 ddaa 的解决方案,您一次只对两个变量应用加法。因此,将其全部写出的正确方法必须是 (((((True + True)==1)+False)==1)+True)==1。这里给出的答案完全推广到多个操作数。
此外,三路异或与两个异或的操作顺序分组集之间存在差异。所以 3-WAY-XOR(A,B,C) 与 XOR(XOR(A,B),C) 不同。 ddaa 的例子是前者,而你的例子是后者。
@Mr.F您的解释并不能真正原谅这个答案。在 Python 中,如果您只执行 True + True + False + True,您执行会得到 3,并且 True + True + False + True == 3 会返回 True,而 True + True + False + True == 1 会返回 False。换句话说,这里的答案没有正确概括。为此,您需要做额外的工作。同时,一个简单的 True ^ True ^ False ^ True 按预期工作。
@jpmc26 我不明白你的评论。加法方法旨在概括您要检查 恰好一个 操作数是否为 True 的操作,即多元 XOR。这是与例如 A XOR B XOR ... XOR Z 不同的操作。换句话说,如果您计划使用基于加法的版本,那么在 True + True + False + True 中提交操作数后,您应该期望结果为 False,因为其中不止一个是 True,如果条件满足检查 == 1
n
nosklo

Python 逻辑或:A 或 B:如果 bool(A) 为 True,则返回 A,否则返回 B

Python 逻辑与:A 和 B:如果 bool(A) 为 False,则返回 A,否则返回 B

为了保持这种思维方式的大部分,我的逻辑异或定义是:

def logical_xor(a, b):
    if bool(a) == bool(b):
        return False
    else:
        return a or b

这样它就可以返回 abFalse

>>> logical_xor('this', 'that')
False
>>> logical_xor('', '')
False
>>> logical_xor('this', '')
'this'
>>> logical_xor('', 'that')
'that'

这对我来说似乎很糟糕,或者至少很奇怪。其他内置逻辑运算符均不返回三个可能值之一。
@Zach Hirsch:这就是为什么我说“保持大部分思维方式” - 因为当两者都是对或错时,没有好的结果
逻辑运算必须返回逻辑值,所以第二个“返回 a 或 b”看起来很奇怪,所以第二个返回必须返回 True。
@Denis Barmenkov:好吧,请注意,python 逻辑运算符 andor 不会返回逻辑值。 'foo' and 'bar' 返回 'bar' ...
乍一看,前两个答案似乎是最好的,但再想一想,这个答案实际上是唯一真正正确的答案,即它是唯一提供与内置一致的 xor 实现示例的答案 -在 andor 中。但是,当然,在实际情况下,bool(a) ^ bool(b) 甚至 a ^ b(如果已知 abbool)当然更简洁。
R
Rugnar

我测试了几种方法,not a != (not b) 似乎是最快的。

这里有一些测试

%timeit not a != (not b)
10000000 loops, best of 3: 78.5 ns per loop

%timeit bool(a) != bool(b)
1000000 loops, best of 3: 343 ns per loop

%timeit not a ^ (not b)
10000000 loops, best of 3: 131 ns per loop

编辑: 上面的示例 1 和 3 缺少括号,因此结果不正确。 ShadowRanger 建议的新结果 + truth() 函数。

%timeit  (not a) ^  (not b)   # 47 ns
%timeit  (not a) != (not b)   # 44.7 ns
%timeit truth(a) != truth(b)  # 116 ns
%timeit  bool(a) != bool(b)   # 190 ns

那是我生命中的 100 纳秒,我不会回来 ;-)
对于中间时间,您可以在模块顶部执行 from operator import truth,然后测试 truth(a) != truth(b)bool 作为构造函数在 C 级别有很多不可避免的开销(它必须接受与 *args, **kwargs 等效的参数并解析 tupledict 以提取它们),其中 truth(作为函数)可以使用不需要 tupledict 的优化路径,并且运行时间大约是基于 bool 的解决方案的一半(但仍比基于 not 的解决方案更长)。
这指的是哪个 Python 实现的版本?
@LutzPrechelt 不幸的是我不记得了;大概3.5
T
Tomer Gal

Python 有一个按位异或运算符,它是 ^

>>> True ^ False
True
>>> True ^ True
False
>>> False ^ True
True
>>> False ^ False
False

您可以通过在应用 xor (^) 之前将输入转换为布尔值来使用它:

bool(a) ^ bool(b)

(已编辑 - 感谢 Arel)


您的回答应该清楚地表明 ^按位 xor(不是像所问问题那样的逻辑 xor)。 bool(2) ^ bool(3) 给出了与 bool(2 ^ 3) 不同的答案。
@Arel 但事实并非如此。 a ^ b 是多态。如果 abbool 实例,则结果也将是 bool。这种行为很难被称为“按位”异或。
@Alfe 重要的一点是 值必须首先转换为布尔值。 Python 文档将 ^ 定义为按位,尽管有趣的是为 boolint 保留类型类型。注意:True ^ 23,说明它确实是按位的。
@Arel 是的,bool ^ int 案例首先将所有内容都转换为 int。尽管如此,Python 为 int 中的许多位和 bool 中表示的一位内置了 ^ 运算符,因此两者都是 bitwise,但 bitwise< /i> xor for a single bit is logical xor for booleans。
我一直讨厌使用这个运算符,虽然我知道它是 xor,来自工程背景,但对我来说,这本能地感觉像是一种数学力量,即 2^3 = pow(2,3),这意味着我总是明确地注释以防止混淆。
B
Boris Verkhovskiy

简单易懂:

sum(bool(a), bool(b)) == 1

如果您需要一个独占选项,即从 n 中选择 1 选项,则可以将其扩展为多个参数:

sum(bool(x) for x in y) == 1

sum(map(bool, y)) % 2 == 1
如果您只有 2 个变量,我看不出使用 sum 的理由,bool(a) + bool(b) == 1 做同样的事情。
@Boris Potayto potarto
@cz 我很高兴你同意一个显然是错误的:)
A
Arel

在 Python 中获取两个或多个变量的逻辑异或:

将输入转换为布尔值 使用按位异或运算符(^ 或 operator.xor)

例如,

bool(a) ^ bool(b)

当您将输入转换为布尔值时,按位异或变为逻辑异或。

请注意,接受的答案是错误的: != 与 Python 中的 xor 不同,因为 运算符链 很微妙。

例如,使用 != 时,以下三个值的异或是错误的:

True ^  False ^  False  # True, as expected of XOR
True != False != False  # False! Equivalent to `(True != False) and (False != False)`

(PS 我尝试编辑接受的答案以包含此警告,但我的更改被拒绝。)


D
Denis Barmenkov

由于我没有看到使用变量参数的 xor 的简单变体,并且仅对真值 True 或 False 进行操作,因此我将把它扔在这里供任何人使用。正如其他人所指出的那样,非常(不是说非常)直截了当。

def xor(*vars):
    result = False
    for v in vars:
        result = result ^ bool(v)
    return result

用法也很简单:

if xor(False, False, True, False):
    print "Hello World!"

由于这是广义的 n 元逻辑 XOR,因此只要 True 操作数的数量为奇数,其真值将为 True(不仅当恰好一个为 True 时,这只是 n 元 XOR 为 True 的一种情况)。

因此,如果您正在寻找一个 n 元谓词,该谓词仅在其操作数之一为真时才为真,您可能希望使用:

def isOne(*vars):
    result = False
    for v in vars:
        if result and v:
            return False
        else:
            result = result or v
    return result

为了改进这个答案:(bool(False) is False) == True。您可以在这些行上使用 False
A
Agustin Marcos

奖励线程:

阳极的想法......只是你尝试(可能是)pythonic表达式«不是»以获得逻辑«xor»的行为

真值表将是:

>>> True is not True
False
>>> True is not False
True
>>> False is not True
True
>>> False is not False
False
>>>

对于您的示例字符串:

>>> "abc" is not  ""
True
>>> 'abc' is not 'abc' 
False
>>> 'abc' is not '' 
True
>>> '' is not 'abc' 
True
>>> '' is not '' 
False
>>> 

然而;正如他们上面所指出的,这取决于你想要提取任何一对字符串的实际行为,因为字符串不是布尔值......甚至更多:如果你«潜入 Python»,您会发现 «The Peculiar Nature of "和”和“或”» http://www.diveintopython.net/power_of_introspection/and_or.html

对不起,我的书面英语,它不是我出生的语言。

问候。


我也习惯将其解读为“完全不同”。这是因为某些语言使用二进制表示逐位实现运算,并采用结果按位运算的布尔值。我猜你的答案更“防弹”,因为它超出了布尔空间。
我的意思是,您的答案涵盖了比较 None、False、'' 的情况,因为不同是独特的东西。例如: bool(False) != bool('') 然而 False is not ''" 更符合这种“完全不同”的语义
B
BarocliniCplusplus

我知道这已经晚了,但我有一个想法,这可能是值得的,只是为了记录。也许这会起作用:np.abs(x-y)这个想法是

如果 x=True=1 和 y=False=0 则结果为 |1-0|=1=True 如果 x=False=0 且 y=False=0 则结果为 |0-0|=0 =False if x=True=1 and y=True=1 then the result will be |1-1|=0=False if x=False=0 and y=True=1 then the result will be |0-1| =1=真


您甚至可以删除 abs,python 将负数解释为真实,尽管这在 imo 中非常晦涩(if (x > 1) - (y > 3) 是什么意思?
a
alan2here

鉴于 A 和 B 是布尔值。

A is not B

S
S.Lott

异或定义如下

def xor( a, b ):
    return (a or b) and not (a and b)

这将为 xor('this', '') 返回 True 并遵循 python 的方式,它应该返回 'this'。
@nosklo:请接受 BDFL,而不是我。既然 Python 返回 True,那一定是 Python 的方式。
我的意思是为了与其他 python 逻辑运算符保持一致——当我这样做时,Python 不返回 True('this' 或 ''),它返回 'this'。但是在你的函数中 xor('this', '') 返回 True。它应该像内置的“或”python那样返回“this”。
Python andor 会短路。任何 xor 实现都不能短路,因此已经存在差异;因此,没有理由让 xorand+or 那样运行。
佚名

这里建议的一些实现在某些情况下会导致对操作数的重复评估,这可能会导致意想不到的副作用,因此必须避免。

也就是说,返回 TrueFalsexor 实现相当简单;如果可能的话,返回一个操作数的方法要复杂得多,因为对于应该选择哪个操作数没有共识,尤其是当有两个以上的操作数时。例如,xor(None, -1, [], True) 应该返回 None[] 还是 False?我敢打赌,每个答案在某些人看来都是最直观的。

对于真或假结果,有多达五种可能的选择:返回第一个操作数(如果它与最终结果的值匹配,否则为布尔值),返回第一个匹配项(如果至少存在一个,则为布尔值),返回最后一个操作数(如果 ... else ...),返回最后一个匹配项(如果 ... else ...),或者总是返回布尔值。总共是 5 ** 2 = 25 种 xor

def xor(*operands, falsechoice = -2, truechoice = -2):
  """A single-evaluation, multi-operand, full-choice xor implementation
  falsechoice, truechoice: 0 = always bool, +/-1 = first/last operand, +/-2 = first/last match"""
  if not operands:
    raise TypeError('at least one operand expected')
  choices = [falsechoice, truechoice]
  matches = {}
  result = False
  first = True
  value = choice = None
  # avoid using index or slice since operands may be an infinite iterator
  for operand in operands:
    # evaluate each operand once only so as to avoid unintended side effects
    value = bool(operand)
    # the actual xor operation
    result ^= value
    # choice for the current operand, which may or may not match end result
    choice = choices[value]
    # if choice is last match;
    # or last operand and the current operand, in case it is last, matches result;
    # or first operand and the current operand is indeed first;
    # or first match and there hasn't been a match so far
    if choice < -1 or (choice == -1 and value == result) or (choice == 1 and first) or (choice > 1 and value not in matches):
      # store the current operand
      matches[value] = operand
    # next operand will no longer be first
    first = False
  # if choice for result is last operand, but they mismatch
  if (choices[result] == -1) and (result != value):
    return result
  else:
    # return the stored matching operand, if existing, else result as bool
    return matches.get(result, result)

testcases = [
  (-1, None, True, {None: None}, [], 'a'),
  (None, -1, {None: None}, 'a', []),
  (None, -1, True, {None: None}, 'a', []),
  (-1, None, {None: None}, [], 'a')]
choices = {-2: 'last match', -1: 'last operand', 0: 'always bool', 1: 'first operand', 2: 'first match'}
for c in testcases:
  print(c)
  for f in sorted(choices.keys()):
    for t in sorted(choices.keys()):
      x = xor(*c, falsechoice = f, truechoice = t)
      print('f: %d (%s)\tt: %d (%s)\tx: %s' % (f, choices[f], t, choices[t], x))
  print()

S
Steve L

有时我发现自己使用 1 和 0 而不是布尔 True 和 False 值。在这种情况下,xor 可以定义为

z = (x + y) % 2

它具有以下真值表:

     x
   |0|1|
  -+-+-+
  0|0|1|
y -+-+-+
  1|1|0|
  -+-+-+

A
Armali

许多人,包括我自己,都需要一个 xor 函数,它的行为类似于 n 输入异或电路,其中 n 是可变的。 (见https://en.wikipedia.org/wiki/XOR_gate)。下面的简单函数实现了这一点。

def xor(*args):
   """
   This function accepts an arbitrary number of input arguments, returning True
   if and only if bool() evaluates to True for an odd number of the input arguments.
   """

   return bool(sum(map(bool,args)) % 2)

示例 I/O 如下:

In [1]: xor(False, True)
Out[1]: True

In [2]: xor(True, True)
Out[2]: False

In [3]: xor(True, True, True)
Out[3]: True

G
Gwang-Jin Kim

您使用与 C 中相同的 XOR 运算符,即 ^

我不知道为什么,但最受好评的解决方案建议 bool(A) != bool(B),而我会说 - 按照 C 的 ^ 运算符,最明显的解决方案是:

bool(A) ^ bool(B)

对于来自 C 或任何 C 派生语言的任何人来说,这更具可读性和可立即理解...

在打代码打高尔夫球时,可能

not A ^ (not B)

将是赢家。用 not 作为布尔值的转换器(比 bool() 少一个字母。对于第一个表达式,在某些情况下可以省略括号。好吧,这取决于,在必须做 not(A) ^ (not(B)) 的情况下,{ 2} 需要相同数量的字母...


not not A 是另一种无需函数调用即可获得与 bool(A) 相同结果的方法。
M
Markus Jarderot

这个怎么样?

(not b and a) or (not a and b)

如果 b 为假,将给出 a
如果 a 为假,将给出 b
否则将给出 False

或者使用 Python 2.5+ 三元表达式:

(False if a else b) if b else a

A
Arthur Hv

Xor 在 Python 中是 ^。它返回:

整数的按位异或

布尔的逻辑异或

集的排他并集

实现 __xor__ 的类的用户定义结果。

未定义类型的 TypeError,例如字符串或字典。

如果您打算在字符串上使用它们,将它们转换为 bool 会使您的操作明确(您也可以表示 set(str1) ^ set(str2))。


s
snagpaul

这就是我编写任何真值表的方式。特别是对于 xor,我们有:

| a | b  | xor   |             |
|---|----|-------|-------------|
| T | T  | F     |             |
| T | F  | T     | a and not b |
| F | T  | T     | not a and b |
| F | F  | F     |             |

只需查看答案列中的 T 值,然后用逻辑或将所有真实情况串在一起。所以,这个真值表可以在情况 2 或 3 中产生。因此,

xor = lambda a, b: (a and not b) or (not a and b)

D
Denis Barmenkov

当您知道 XOR 的作用时,这很容易:

def logical_xor(a, b):
    return (a and not b) or (not a and b)

test_data = [
  [False, False],
  [False, True],
  [True, False],
  [True, True],
]

for a, b in test_data:
    print '%r xor %s = %r' % (a, b, logical_xor(a, b))

M
Marc

这将获得两个(或更多)变量的逻辑异或

str1 = raw_input("Enter string one:")
str2 = raw_input("Enter string two:")

any([str1, str2]) and not all([str1, str2])

这种设置的第一个问题是它很可能会遍历整个列表两次,并且至少会检查至少一个元素两次。因此它可能会提高代码理解能力,但不会提高速度(根据您的用例,差异可能可以忽略不计)。

此设置的第二个问题是它会检查排他性,而不考虑变量的数量。起初这可能被视为一个特征,但随着变量数量的增加(如果它们曾经这样做的话),第一个问题变得更加重要。


l
lbolla

XOR 在 operator.xor 中实现。


operator.xor 对应于按位运算,这是原始发布者不想要的。
@小次郎 evidently so!
G
GdV

仅仅因为我没有在其他地方看到它,这也可以解决问题:

def logical_xor(a, b):
    return not b if a else bool(b)

我不确定它是否比公认的解决方案 bool(a) != bool(b)“更好”/更具可读性/更 Pythonic。


G
Gary02127

Python 处理逻辑操作的方式可能会令人困惑,因此我的实现为用户提供了一个简单的 True/False 答案选项(默认情况下)。可以通过将可选的第三个 arg 设置为 None 来获得实际的 Python 结果。

def xor(a, b, true=True, false=False): # set true to None to get actual Python result
    ab1 = a and not b
    ab2 = not a and b
    if bool(ab1) != bool(ab2):
        return (ab1 or ab2) if true is None else true
    else:
        return false

m
mathandy

这是一个概括。

def xor(*orands):
    return sum(bool(x) for x in orands) == 1

你可以用

# test
from itertools import product
for a, b, c in product((False, True), repeat=3):
    print(f'{int(a)}{int(b)}{int(c)}|{xor(a,b,c)}')

输出:

000|假 001|真 010|真 011|假 100|真 101|假 110|假 111|假


M
Muhammad Abdullah

我们可以通过使用轻松找到两个变量的异或:

def xor(a,b):
    return a !=b

例子:

异或(真,假)>>> 真


xor("hey", "there") >>>没错,但这不是我们想要的