Python程序：将二进制转换为格雷码

什么是格雷码？

格雷码（Gray Code），又称反射码（Reflected Code）或循环码（Cyclic Code），是一种二进制编码形式，在计算机领域广泛应用。与传统二进制码相比较，格雷码在数值顺序变化时，只有一个数位发生变化，从而减少了数值转换时的数字抖动影响，提高了系统精度和稳定性。

二进制到格雷码的转换原理

二进制转换成格雷码的原理非常简单：

将二进制数的最高位作为格雷码的最高位。
从左到右，依次将二进制数的每一位与其左侧一位进行异或运算，将运算结果作为对应格雷码的数值。

例如，将二进制数“1101”转换为格雷码：

将二进制数的最高位（即1）作为格雷码的最高位，得到“1????”。
将二进制数从左至右分别与其左侧一位进行异或运算，得到格雷码的数值分别为：1^1=0，1^0=1，0^0=0，0^1=1，因此得到格雷码为“1001”。

Python实现二进制转换成格雷码的函数

基于以上转换原理，我们可以使用Python完成一个将二进制数转换为格雷码数的函数。具体实现代码如下：

def gray_trans(binary_num):
    """
    将二进制数转换为格雷码数
    :param binary_num: str，二进制数
    :return: str，格雷码数
    """
    gray_num = binary_num[0]
    n = len(binary_num)
    for i in range(1, n):
        if binary_num[i] != binary_num[i - 1]:
            gray_num += '1'
        else:
            gray_num += '0'
    return gray_num

Python测试样例

为了验证上述函数的正确性，我们需要编写一些测试样例。下面是一些针对二进制数转换为格雷码数的功能函数的单元测试样例。

def test_gray_trans():
    assert gray_trans('0') == '0'
    assert gray_trans('1') == '1'
    assert gray_trans('000') == '000'
    assert gray_trans('1010') == '1111'
    assert gray_trans('100111') == '110111'

通过以上测试样例，我们可以验证Python编写的转换二进制数为格雷码数的函数，实现了预期的功能。