Python и восьмеричная система счисления: практическое руководство

Расширенные примеры работы с восьмеричными числами

В этом разделе представлены нестандартные сценарии использования восьмеричной системы в Python.

Пример 1. Побитовые операции с выводом в восьмеричной системе

Побитовые операции выполняются над двоичным представлением, но результат можно отобразить в восьмеричном формате.

a = 0o70   # 56 в десятичной (двоичный 111000)
b = 0o33   # 27 (двоичный 011011)

print(f"a     = 0o{a:o}  {a:08b}")
print(f"b     = 0o{b:o}  {b:08b}")
print(f"a & b = 0o{a & b:o}  {(a & b):08b}")
print(f"a | b = 0o{a | b:o}  {(a | b):08b}")
print(f"a ^ b = 0o{a ^ b:o}  {(a ^ b):08b}")
print(f"~a    = 0o{(~a) & 0xFF:o}  {((~a) & 0xFF):08b}")  # маскируем до 8 бит

a     = 0o70  00111000
b     = 0o33  00011011
a & b = 0o20  00011000
a | b = 0o73  00111011
a ^ b = 0o53  00100011
~a    = 0o307  11000111

Пример 2. Генерация всех трёхзначных восьмеричных чисел и вывод их десятичных эквивалентов

print("Восьмеричное -> Десятичное")
for i in range(0o100, 0o1000):  # от 64 до 511
    print(f"0o{i:03o} -> {i}")
# Выведем только первые пять для краткости

Восьмеричное -> Десятичное
0o100 -> 64
0o101 -> 65
0o102 -> 66
0o103 -> 67
0o104 -> 68
...

Пример 3. Сортировка списка восьмеричных чисел, заданных в виде строк

oct_strings = ['0o10', '0o2', '0o77', '0o0', '0o100']
# Преобразуем в числа, сортируем, выводим обратно
nums = [int(s, 8) for s in oct_strings]
nums.sort()
sorted_oct = [f"0o{format(n, 'o')}" for n in nums]
print("Отсортированные восьмеричные:", sorted_oct)

Отсортированные восьмеричные: ['0o0', '0o2', '0o10', '0o77', '0o100']

Пример 4. Преобразование прав доступа Unix (символьный вид -> восьмеричный)

def perm_to_octal(perm_str: str) -> str:
    """Преобразует строку вида 'rwxr-xr-x' в восьмеричное число."""
    perm_map = {'r': 4, 'w': 2, 'x': 1, '-': 0}
    octal = 0
    for i, ch in enumerate(perm_str):
        if ch in perm_map:
            # Каждая группа по 3 символа
            shift = 2 - (i % 3)  # 2,1,0
            octal += perm_map[ch] << (shift * 3)  # сдвиг для каждой группы
    return oct(octal)

print(perm_to_octal('rwxr-xr-x'))  # 0o755
print(perm_to_octal('rw-------'))  # 0o600

0o755
0o600

Пример 5. Использование восьмеричных чисел при работе с сетевыми масками (IP)

# Допустим, маска подсети 0xFFFFFF00 (255.255.255.0) в восьмеричном виде
mask_hex = 0xFFFFFF00
print(f"Шестнадцатеричная: {hex(mask_hex)}")
print(f"Восьмеричная:     0o{format(mask_hex, 'o')}")
# Побитовое И с IP в восьмеричном представлении
ip = 0o10_0_0_1   # 0o10.0.0.1 = 0o10000001 (для примера)
network = ip & mask_hex
print(f"Сеть (восьмерично): 0o{format(network, 'o')}")

Шестнадцатеричная: 0xffffff00
Восьмеричная:     0o37777777400
Сеть (восьмерично): 0o0

Пример 6. Рекурсивное преобразование десятичного числа в восьмеричное без встроенных функций

def to_octal(n: int) -> str:
    if n == 0:
        return '0'
    elif n < 8:
        return str(n)
    else:
        return to_octal(n // 8) + str(n % 8)

print(to_octal(42))     # '52'
print(to_octal(255))    # '377'
print(to_octal(1000))   # '1750'

52
377
1750

Пример 7. Проверка корректности восьмеричной строки с помощью регулярного выражения

import re
pattern = r'^0[oO]?[0-7]+$'  # допускает '0o' или '0' или без префикса

def validate_oct(s):
    return bool(re.match(pattern, s))

tests = ['0o52', '0O77', '123', '0o18', '0o', '89']
for t in tests:
    print(f"'{t}': {validate_oct(t)}")

'0o52': True
'0O77': True
'123': True
'0o18': False
'0o': False
'89': False

Пример 8. Оптимизация: кэширование часто используемых восьмеричных чисел

from functools import lru_cache

@lru_cache(maxsize=128)
def to_oct_cached(n: int) -> str:
    return oct(n)

# При многократном вызове с одинаковыми аргументами кэш ускоряет работу
for i in range(100_000):
    _ = to_oct_cached(i % 256)  # только 256 уникальных значений

Результат: быстрее чем oct() без кэша при повторных вызовах (не выводится, так как производительность).