如何将ByteString转换为由0和1组成的numpy数组？

要实现将ByteString转换为纯0和1的NumPy数组，核心是解析每个字节的二进制位并展开成一维数组，以下是两种可行方案：

方案一：字符串转换法（直观易懂） #

先将ByteString转为uint8类型的NumPy数组（每个元素对应单个字节的十进制值），再把每个值转成8位二进制字符串，最后拆分拼接成0/1数组：

import numpy as np

byte_str = b'\xed\x07b\x87S.\x866^\x84\x1e\x92\xbf\xc5\r\x8c'

# 1. 将ByteString转为uint8数组（每个元素是0-255的字节值）
byte_array = np.frombuffer(byte_str, dtype=np.uint8)

# 2. 把每个字节值转成8位二进制字符串（补前导零）
binary_strs = np.vectorize(lambda x: f"{x:08b}")(byte_array)

# 3. 拼接所有二进制字符串，拆分为单个字符后转成int数组
binary_array = np.array(list(''.join(binary_strs)), dtype=np.int8)

方案二：位运算优化法（高效适合大数据） #

通过位运算直接提取每个字节的每一位，避免字符串操作，性能更优：

import numpy as np

byte_str = b'\xed\x07b\x87S.\x866^\x84\x1e\x92\xbf\xc5\r\x8c'

# 1. 转为uint8数组
byte_array = np.frombuffer(byte_str, dtype=np.uint8)

# 2. 生成8位掩码（从最高位到最低位：128,64,...,1）
bit_masks = np.array([1 << i for i in range(7, -1, -1)], dtype=np.uint8)

# 3. 按位与提取每一位，转成bool后再转为int，最后展平为一维数组
binary_array = (byte_array[:, None] & bit_masks).astype(bool).astype(np.int8).flatten()

验证说明 #

以示例中的第一个字节0xed为例，其二进制为11101101，转换后的数组开头8位会是[1,1,1,0,1,1,0,1]，符合预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sam