Освоение шестнадцатеричной системы: Python-инструменты и примеры

Преобразование больших целых чисел

Python поддерживает целые числа произвольной точности, и 16-ричное представление может быть очень длинным.

big = 2**128
hex_big = hex(big)
print(hex_big)
# '0x100000000000000000000000000000000'

0x100000000000000000000000000000000

Обратное преобразование: int(hex_big, 16) вернёт исходное число.

Битовые операции с 16-ричными числами

Для наглядности битовых масок удобно использовать шестнадцатеричную запись.

a = 0xAB   # 171
b = 0xCD   # 205
print(f"a & b = {a & b:#x}")  # 0x89
print(f"a | b = {a | b:#x}")  # 0xcf
print(f"a ^ b = {a ^ b:#x}")  # 0x46
print(f"~a    = {~a & 0xFF:#x}")  # 0x54 (маскируем младший байт)

a & b = 0x89
a | b = 0xcf
a ^ b = 0x46
~a    = 0x54

Маскирование через 0xFF ограничивает результат одним байтом.

Проверка корректности 16-ричной строки без использования исключений

Можно применить регулярное выражение или метод all().

import re

def is_hex(s):
    return bool(re.fullmatch(r'[0-9a-fA-F]+', s))

print(is_hex('1a2b'))   # True
print(is_hex('1g2b'))   # False
print(is_hex(''))       # False

True
False
False

Этот способ быстрее, чем try/except, если ожидается много некорректных строк.

Преобразование RGB в шестнадцатеричный цветовой код

Часто используется в веб-разработке. Важно ограничить значения каждого канала диапазоном от 0 до 255.

def rgb_to_hex(r, g, b):
    # обрезка до 0..255
    r, g, b = (max(0, min(255, x)) for x in (r, g, b))
    return f'#{r:02X}{g:02X}{b:02X}'

print(rgb_to_hex(255, 128, 64))   # '#FF8040'
print(rgb_to_hex(300, -10, 0))    # '#FF0000'

#FF8040
#FF0000

Работа с MAC-адресами

MAC-адрес состоит из 6 байтов, обычно разделённых двоеточием или дефисом.

mac_int = 0xAABBCCDDEEFF
mac_bytes = mac_int.to_bytes(6, 'big')
mac_str = ':'.join(f'{b:02X}' for b in mac_bytes)
print(mac_str)  # 'AA:BB:CC:DD:EE:FF'

# Из строки обратно
parts = mac_str.split(':')
mac_bytes2 = bytes(int(p, 16) for p in parts)
mac_int2 = int.from_bytes(mac_bytes2, 'big')
print(hex(mac_int2))  # '0xaabbccddeeff'

AA:BB:CC:DD:EE:FF
0xaabbccddeeff

Вычисление хеша SHA-256 и его шестнадцатеричное представление

Модуль hashlib возвращает hexdigest автоматически.

import hashlib

data = b'Hello, world!'
hash_obj = hashlib.sha256(data)
hex_digest = hash_obj.hexdigest()
print(hex_digest)
# '315f5bdb76d078c43b8ac0064e4a0164612b1fce77c869345bfc94c75894edd3'

315f5bdb76d078c43b8ac0064e4a0164612b1fce77c869345bfc94c75894edd3

Обратное преобразование (hex в bytes) делается через bytes.fromhex(hex_digest).

Кодирование байтовых данных в hex с помощью модуля binascii

Модуль binascii предоставляет низкоуровневые функции.

import binascii

data = b'Python'
hex_encoded = binascii.hexlify(data)
print(hex_encoded)  # b'507974686f6e'

# Обратно
decoded = binascii.unhexlify(hex_encoded)
print(decoded)      # b'Python'

b'507974686f6e'
b'Python'

Результат hexlify – тоже байтовая строка, её можно декодировать в обычную строку через .decode().

Преобразование между 16-ричной строкой и целым числом с фиксированной длиной (например, для сериализации)

Иногда требуется представить число в hex с определённым количеством байт (например, 4 байта для IPv4).

ip_int = 0xC0A80101  # 192.168.1.1
# 4 байта, big-endian
ip_bytes = ip_int.to_bytes(4, 'big')
ip_hex = ip_bytes.hex()
print(ip_hex)  # 'c0a80101'

# Обратно
ip_int_back = int.from_bytes(bytes.fromhex(ip_hex), 'big')
print(hex(ip_int_back))  # 0xc0a80101

c0a80101
0xc0a80101