Python-VBA函数之旅-bytearray函数

1、bytearray函数：

1-1、Python：

1-2、VBA：

2、相关文章：

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bytearray函数在Python中提供了一种可变字节序列的表示方式，这在实际编程中有多种应用场景。常见的应用场景有：

1、二进制数据处理：当需要处理二进制数据时，bytearray()是一个很好的选择。你可以使用它来存储和操作二进制数据，例如，读取或写入文件、网络通信中的数据包等。

2、内存中的缓冲区：bytearray()可以用作内存中的缓冲区，存储临时数据，并在需要时进行修改或传输。这在处理大量数据或需要频繁修改数据的场景中非常有用。

3、网络编程：在网络编程中，经常需要处理字节流。使用bytearray()可以方便地构建、修改和发送字节数据。

4、图像和视频处理：图像和视频数据通常以字节流的形式存储和传输。使用bytearray()可以方便地读取、修改和保存这些数据的特定部分，例如，修改图像的像素值或视频的编码参数。

5、序列化与反序列化：bytearray()可以用来存储序列化后的数据，如将对象转换为字节流进行存储或传输。反序列化时，可以从bytearray()中读取数据并还原为原始对象。

6、加密与解密：在加密和解密算法中，bytearray()可以用来存储和处理加密数据。你可以使用bytearray()来执行加密操作，并将加密后的数据存储在bytearray()中，或者从bytearray()中读取加密数据进行解密。

7、自定义协议：当实现自定义的通信协议时，bytearray()可以用来构建和解析协议中的字节数据。你可以使用bytearray()来定义协议的数据结构，并根据协议规范进行数据的编码和解码。

这些只是bytearray()的一些常见应用场景，实际上，在处理与字节序列相关的任何任务时，bytearray()都可以作为一个灵活且强大的工具来使用。它的可变性使得它能够在需要时轻松地进行修改和调整，而不需要创建新的字节序列对象。

1、bytearray函数：

1-1、Python：

# 1.函数：bytearray
# 2.功能：用于处理可变字节序列，即创建可修改的字节数组
# 3.语法：bytearray(source, encoding, errors)
# 4.参数：
# 4-1、source>>>
# 1、整数，包括正整数、0和负整数
# 2、字符串
# 3、可迭代对象，包括但不限于以下类型：
# 3-1、序列类型：# list(列表)：有序的元素集合# tuple(元组)：不可变的有序的元素集合# str(字符串)：字符的有序集合# bytes(字节序列)：字节的有序集合# bytearray(可变字节序列)：可变的字节的有序集合# range(范围对象)：表示一个不可变的整数序列# memoryview(内存视图)：用于在不需要复制数据的情况下访问对象的内存
# 3-2、集合类型：# set(集合)：无序且不包含重复元素的集合# frozenset(冻结集合)：不可变的无序且不包含重复元素的集合
# 3-3、字典与字典视图：# dict(字典)：无序的键值对集合# dict的keys()、values()、items()方法返回的视图对象
# 3-4、文件对象：# 打开的文件对象也是可迭代的，可以通过迭代逐行读取文件内容
# 3-5、自定义可迭代对象：# 任何定义了__iter__()方法的对象都可以被视为可迭代对象。这个方法应该返回一个迭代器对象
# 3-6、生成器：# 生成器函数和生成器表达式创建的生成器对象也是可迭代的
# 3-7、其他内置类型：# 某些内置的数据类型或函数返回的对象也可能是可迭代的，比如map、filter、zip等函数返回的对象
# 4-2、encoding>>>表示进行转换时采用的字符编码，默认为UTF-8编码
# 4-3、errors>>>表示错误处理方式(报错级别)，常见的报错级别有：
# 1、strict：严格级别(默认级别)，字符编码有报错时即抛出异常
# 2、ignore：忽略级别，字符编码有报错，忽略掉
# 3、replace：替换级别，字符编码有报错，替换成符号“？”
# 5.返回值：返回一个新的字节数组(若3个参数均未提供，则返回长度为0的字节数组)
# 6.说明：
# 6-1、如果参数source为字符串，那么参数encoding也必须提供，否则将提示TypeError错误。详情如下：# TypeError: string argument without an encoding# print(bytearray("myelsa"))
# 6-2、如果参数source为可迭代对象，那么可迭代对象的元素必须为0-255的范围内的整数，否则将抛出异常。详情如下：# ValueError: byte must be in range(0, 256)# print(bytearray([1024, 8, 6]))# TypeError: 'float' object cannot be interpreted as an integer# print(bytearray([3.14, 1.5, 6.0]))
# 6-3、bytearray()函数与bytes()函数的主要区别：前者产生的对象元素可以修改，而后者不能修改
# 7.示例：
# 应用1：二进制数据处理(增、删、改、查等操作)
# 初始化bytearray
data = bytearray([0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05])
# 打印原始数据
print("原始数据:", data)
# 增加数据
data.append(0x06)
print("增加数据后的数据:", data)
# 删除数据
del data[2]
print("删除数据后的数据:", data)
# 修改数据
data[3] = 0x07
print("修改数据后的数据:", data)
# 查找数据
index = data.find(0x04)
if index != -1:print("找到数据0x04的索引为:", index)
else:print("未找到数据0x04")
# 增加数据后的数据: bytearray(b'\x01\x02\x03\x04\x05\x06')
# 删除数据后的数据: bytearray(b'\x01\x02\x04\x05\x06')
# 修改数据后的数据: bytearray(b'\x01\x02\x04\x07\x06')
# 找到数据0x04的索引为: 2# 应用2：内存中的缓冲区(包括初始化、写入数据、读取数据、修改数据、追加数据、切片操作以及清空缓冲区)
# 创建一个bytearray作为内存缓冲区
buffer = bytearray(10)  # 初始化一个大小为10的内存缓冲区
# 向内存缓冲区中写入数据
buffer[0] = 1  # 写入一个字节
buffer[1] = 2
buffer[2:5] = [3, 4, 5]  # 写入多个字节
# 打印缓冲区的内容
print("缓冲区内容:", buffer)
# 读取缓冲区中的数据
first_byte = buffer[0]
print("第一个字节:", first_byte)
# 修改缓冲区中的数据
buffer[3] = 6
print("修改后的缓冲区内容:", buffer)
# 在缓冲区中追加数据
buffer.extend([7, 8, 9])
print("追加数据后的缓冲区内容:", buffer)
# 缓冲区切片操作
sub_buffer = buffer[2:7]  # 获取一个子缓冲区
print("子缓冲区内容:", sub_buffer)
# 缓冲区大小
print("缓冲区大小:", len(buffer))
# 清空缓冲区
del buffer[:]
print("清空后的缓冲区内容:", buffer)
# 缓冲区内容: bytearray(b'\x01\x02\x03\x04\x05\x00\x00\x00\x00\x00')
# 第一个字节: 1
# 修改后的缓冲区内容: bytearray(b'\x01\x02\x03\x06\x05\x00\x00\x00\x00\x00')
# 追加数据后的缓冲区内容: bytearray(b'\x01\x02\x03\x06\x05\x00\x00\x00\x00\x00\x07\x08\t')
# 子缓冲区内容: bytearray(b'\x03\x06\x05\x00\x00')
# 缓冲区大小: 13
# 清空后的缓冲区内容: bytearray(b'')# 应用3：网络编程
import socket
# 创建TCP客户端
def create_tcp_client(server_address, port):client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)client_socket.connect((server_address, port))return client_socket
# 构建二进制消息
def build_message(data):# 假设我们有一个简单的协议，其中每个消息都以一个长度字节开始length = len(data).to_bytes(1, byteorder='big')message = bytearray(length) + bytearray(data, 'utf-8')return message
# 解析二进制消息
def parse_message(message):# 假设消息的第一个字节是长度length = message[0]data = message[1:length + 1].decode('utf-8')return data
# 发送消息并接收响应
def send_receive_message(client_socket, message):client_socket.sendall(message)response = client_socket.recv(4096)  # 假设响应不会超过4096字节return response
# 主函数
if __name__ == "__main__":SERVER_ADDRESS = 'localhost'PORT = 12345MESSAGE = "Hello, Python!"# 创建TCP客户端client_socket = create_tcp_client(SERVER_ADDRESS, PORT)# 构建二进制消息binary_message = build_message(MESSAGE)# 发送消息并接收响应response = send_receive_message(client_socket, binary_message)# 解析响应response_data = parse_message(response)# 打印响应print("Received response:", response_data)# 关闭连接client_socket.close()# 应用4：图像和视频处理(注意：运行此程序，需要确保已经安装了pillow库)
from PIL import Image
import io
# 读取图像文件到bytearray
def read_image_to_bytearray(image_path):with open(image_path, 'rb') as file:byte_data = bytearray(file.read())return byte_data
# 将bytearray写回到图像文件
def write_bytearray_to_image(byte_data, output_path):with open(output_path, 'wb') as file:file.write(byte_data)
# 读取图像并显示
def display_image(image_path):image = Image.open(image_path)image.show()
# 主函数
if __name__ == "__main__":# 使用原始字符串或双反斜杠来处理Windows文件路径input_image_path = r'E:\python_workspace\pythonProject\input.jpg'output_image_path = r'E:\python_workspace\pythonProject\output.jpg'try:# 读取图像到bytearrayimage_bytearray = read_image_to_bytearray(input_image_path)# 显示原始图像display_image(input_image_path)# 将bytearray写回到新的图像文件write_bytearray_to_image(image_bytearray, output_image_path)# 显示从bytearray写回的图像，以验证内容是否正确display_image(output_image_path)except Exception as e:print(f"An error occurred: {e}")# 应用5：序列化与反序列化
import struct
def serialize_integers(integers):# 创建一个空的bytearraybyte_data = bytearray()# 将每个整数转换为4字节的二进制数据并添加到bytearray中for integer in integers:# 使用struct来将整数打包为4字节的二进制数据packed_integer = struct.pack('i', integer)byte_data.extend(packed_integer)return byte_data
def deserialize_integers(byte_data):integers = []# 以4字节为单位从bytearray中读取数据，并解包为整数while byte_data:# 使用struct来将4字节的二进制数据解包为整数unpacked_integer = struct.unpack('i', byte_data[:4])[0]integers.append(unpacked_integer)# 移除已处理的4字节数据byte_data = byte_data[4:]return integers
# 主函数
if __name__ == '__main__':# 用于序列化与反序列化整数列表original_integers = [3, 5, 6, 8, 10, 11, 24]# 序列化整数列表为bytearrayserialized_data = serialize_integers(original_integers)print("Serialized bytearray:", serialized_data)# 反序列化bytearray为整数列表deserialized_integers = deserialize_integers(serialized_data)print("Deserialized integers:", deserialized_integers)# 验证反序列化后的数据是否与原始数据相同assert original_integers == deserialized_integersprint("Serialization and deserialization successful!")
# Serialized bytearray: bytearray(b'\x03\x00\x00\x00\x05\x00\x00\x00\x06\x00\x00\x00\x08\x00\x00\x00\n\x00\x00\x00\x0b\x00\x00\x00\x18\x00\x00\x00')
# Deserialized integers: [3, 5, 6, 8, 10, 11, 24]
# Serialization and deserialization successful!# 应用6：加密与解密(注意：运行此程序，需确保已经安装了加密算法库pycryptodome)
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad, unpad
from Crypto.Random import get_random_bytes
def encrypt_data(key, plaintext):# AES加密要求密钥长度为16（AES128）、24（AES192）或32（AES256）字节# 如果密钥长度不足，可以通过某种方式（如哈希函数）扩展它# 这里我们假设key已经是合适的长度cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC)# 对明文进行填充，使其长度为16的倍数padded_plaintext = pad(plaintext, AES.block_size)# 加密填充后的明文ciphertext = cipher.encrypt(padded_plaintext)# 获取初始化向量（IV），它用于CBC模式iv = cipher.iv# 返回IV和密文，通常将它们拼接在一起return iv + ciphertext
def decrypt_data(key, encrypted_data):# 分离IV和密文iv = encrypted_data[:AES.block_size]ciphertext = encrypted_data[AES.block_size:]# 使用相同的IV和密钥创建解密器cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv=iv)# 解密密文decrypted_padded_text = cipher.decrypt(ciphertext)# 去除填充decrypted_text = unpad(decrypted_padded_text, AES.block_size)return decrypted_text
# 主函数
if __name__ == '__main__':key = get_random_bytes(16)  # 生成一个随机的16字节AES密钥plaintext = b"I love python very much"  # 明文消息，必须是bytes类型# 加密encrypted_data = encrypt_data(key, plaintext)print("Encrypted data:", encrypted_data)# 解密decrypted_text = decrypt_data(key, encrypted_data)print("Decrypted text:", decrypted_text)# 验证解密后的文本是否与原始明文相同assert plaintext == decrypted_textprint("Encryption and decryption successful!")
# Encrypted data: b'\x0f`\xdd\x95\x1bA\x1d.\xc7\x1d\xb6\xa1<60\xbf\xac\x99\x86\x92\x08\xc6@\xa5\x0c\xcc\x96\x00L>\x8f\x95\x03\xc5P\x8d\x11\xd0=\x14\xf6\xa5p\xf8\xc4\x141o'
# Decrypted text: b'I love python very much'
# Encryption and decryption successful!# 应用7：自定义协议
def encode_message(data):# 将数据编码为字节data_bytes = data.encode('utf-8')# 计算消息长度，并转换为4字节的整数表示(如果需要支持更长的消息，应增加字节数)length = len(data_bytes).to_bytes(4, 'big')# 构建完整的消息：消息头(长度)+ 消息体message = bytearray(length) + bytearray(data_bytes)return message
def decode_message(message_bytes):# 检查消息长度是否至少为4字节(消息头长度)if len(message_bytes) < 4:raise ValueError("消息太短，无法包含有效的标头!")# 提取消息头中的长度信息length = int.from_bytes(message_bytes[:4], 'big')# 检查消息体长度是否与头部指定的长度一致if len(message_bytes) != 4 + length:raise ValueError("消息正文长度与标头中指定的长度不匹配!")# 提取消息体data_bytes = message_bytes[4:4 + length]# 将字节解码为字符串data = data_bytes.decode('utf-8')return data
# 主函数
if __name__ == '__main__':# 编码和解码消息original_data = "Hello, Python!"encoded_message = encode_message(original_data)print("Encoded message:", encoded_message)decoded_data = decode_message(encoded_message)print("Decoded data:", decoded_data)# 验证解码后的数据是否与原始数据相同assert original_data == decoded_dataprint("Encoding and decoding successful!")
# Encoded message: bytearray(b'\x00\x00\x00\x0eHello, Python!')
# Decoded data: Hello, Python!
# Encoding and decoding successful!

1-2、VBA：

Rem 模拟Python中bytearray函数应用2：内存中的缓冲区(包括初始化、写入数据、读取数据、修改数据、追加数据、切片操作以及清空缓冲区)
Sub TestRun_1()Dim buffer() As ByteDim n As Byte, m As ByteDim first_byte As ByteDim sub_buffer() As ByteDim i As IntegerDim j As Integer' 初始化大小为10的缓冲区(索引从0到9)ReDim buffer(9)' 填充缓冲区的前5个字节For n = 0 To 4buffer(n) = n + 1Next n' 打印缓冲区内容Debug.Print "缓冲区内容:"For i = LBound(buffer) To UBound(buffer)If buffer(i) <> 0 ThenDebug.Print Hex(buffer(i)),End IfNext iDebug.Print' 读取第一个字节first_byte = buffer(0)Debug.Print "第一个字节:", Hex(first_byte)' 修改缓冲区的第4个字节buffer(3) = 6' 打印修改后的缓冲区内容Debug.Print "修改后的缓冲区内容:"For i = LBound(buffer) To UBound(buffer)If buffer(i) <> 0 ThenDebug.Print Hex(buffer(i)),End IfNext iDebug.Print' 在缓冲区末尾追加3个字节ReDim Preserve buffer(UBound(buffer) + 2)buffer(UBound(buffer) - 2) = 7buffer(UBound(buffer) - 1) = 8buffer(UBound(buffer)) = 9Next' 打印追加数据后的缓冲区内容Debug.Print "追加数据后的缓冲区内容:"For i = LBound(buffer) To UBound(buffer)If buffer(i) <> 0 ThenDebug.Print Hex(buffer(i)),End IfNext iDebug.Print' 创建子缓冲区并复制指定范围的数据ReDim sub_buffer(UBound(buffer) - LBound(buffer) - 3)j = 0For i = 2 To 5sub_buffer(j) = buffer(i)j = j + 1Next i' 打印子缓冲区内容Debug.Print "子缓冲区内容:"For i = LBound(sub_buffer) To UBound(sub_buffer)Debug.Print Hex(sub_buffer(i)),Next iDebug.Print' 打印缓冲区大小Debug.Print "缓冲区大小:", UBound(buffer) - LBound(buffer) + 1' 清空缓冲区ReDim buffer(0)' 打印清空后的缓冲区内容(实际上为空，无需循环打印)Debug.Print "清空后的缓冲区内容:"
End Sub
'缓冲区内容:
'1             2             3             4             5
'第一个字节:   1
'修改后的缓冲区内容:
'1             2             3             6             5
'追加数据后的缓冲区内容:
'1             2             3             6             5             7             8             9
'子缓冲区内容:
'3             6             5             0             0             0             0             0             0
'缓冲区大小:    12
'清空后的缓冲区内容:
'

注意：1-2中的代码需粘贴到你的VBA编辑器中，按F5执行对应的Sub程序即可输出结果。