Python3での2の補数と~演算子(ビット反転)

Python3での負の整数のビット表現と~演算子の演算結果が、2の補数との関連でわかりづらかったので整理してみた。 2の補数 補数（基数の補数）というのは元の数に足したときに桁上がりする「最小」の数のことを指す。 10進数の場合の10の補数は、6に対して4、66に対して34。 2進数の場合の2の補数は、1に対して1、110に対して10。 また2の補数は、負の数を2進数で表す際に用いられる方法。先頭ビット（左端）が「1」である場合に、負の数を表す。 2進数の場合、元の数に足したときに桁上がりする「最小」の数は、各ビットを反転させて1を加えれば計算できる。4ビットの2進数の場合、0100(10進数で4)の2の補数は、ビットを反転して1011、それに1を加えると1100（10進数で-4）となる。 補数表現というのはマイナスを使わずに負の数を表現できる、つまり「引き算を足し算で表現できる」というこ