python掩码的概念

### 掩码在Python中的应用

#### NumPy库中的掩码数组
在处理数值计算时，NumPy提供了一种有效的方法来管理含有缺失值的数据集。通过创建一个布尔型的掩码并与原始数据关联起来形成`masked_array`对象，可以轻松忽略这些特殊标记位置上的元素，在后续诸如求平均数等统计运算中自动跳过它们[^2]。

import numpy as np 

# 原始数据中有几个特定值(-999)表示缺失项
data = np.array([10, 20, -999, 30, -999, 40])

# 构建掩码：True代表对应索引处的数据应被遮蔽(即视为无效/缺失)
mask = (data == -999)

# 使用上述两部分构建一个新的MaskedArray实例
masked_data = np.ma.array(data=data, mask=mask)

# 对未被屏蔽的有效数据执行聚合操作
average_without_missing = masked_data.mean()
print(f"Average excluding missing values (-999): {average_without_missing}")

此段代码展示了如何利用掩码技术过滤掉不想要的数据点并正常完成数据分析任务。

#### IP地址与子网掩码的操作
对于网络编程领域而言，掩码同样扮演着重要角色——特别是涉及到IPv4或IPv6地址空间划分的时候。下面的例子说明了怎样借助Python实现CIDR记法到传统十进制点分隔形式之间的相互转换过程[^3]：

def cidr_to_netmask(cidr_prefix_length):
    """Convert CIDR notation to dotted-decimal netmask."""
    host_bits = 32 - int(cidr_prefix_length)
    netmask_int = ((1 << 32) - 1) ^ ((1 << host_bits) - 1)
    
    # Convert integer representation of IPv4 address into string format "xxx.xxx.xxx.xxx"
    return ".".join(str((netmask_int >> i) & 0xFF) for i in range(24,-8,-8))

cidr_notation_example = '27'
converted_mask = cidr_to_netmask(cidr_notation_example)
print(converted_mask)

这段脚本接受给定前缀长度作为输入参数，并返回相应于该范围内的标准四组八位字节组成的子网掩码字符串表达方式。

#### Bitmask（位掩码）
除了以上提到的应用场景外，“位掩码”也是程序设计里常见的术语之一。它指的是采用单个整数变量存储多个独立开关状态的方式；每一位都可以单独设置为开启(`1`)或者关闭(`0`)两种情况下的任意一种。这种方式不仅节省内存占用量而且提高了访问效率[^4]。

class Permissions:
    READ   = 0b001
    WRITE  = 0b010
    EXECUTE = 0b100
    
def has_permission(perms, flag):
    return bool(perms & flag)

user_permissions = Permissions.READ | Permissions.WRITE
if has_permission(user_permissions, Permissions.EXECUTE):
    print('User can execute.')
else:
    print('No execution permission.')

if has_permission(user_permissions, Permissions.READ):
    print('User can read.')

在这个案例里面定义了一个权限类用来枚举不同类型的存取控制权能组合而成的整体授权级别。之后再编写辅助函数判断当前用户是否具备某一项具体权利。