二进制

发布时间 2023-11-27 12:37:32作者: 陆留生信奥艺术

二进制

计算机使用二进制,每一位上的数字由0和1组成。

为什么计算机选择二进制

  1. 很难在一种物质上体现十种不同的状态,即使表示出来也很容易出错
  2. 电线的高、低电平(电压)表示两种状态非常方便,并且不容易出错

二进制下的加减运算

二进制的加减法与十进制类似,加法时:十进制为逢十进一,二进制是逢二进一;减法时:十进制是借一当十,二进制是借一当二。

十进制和二进制下的加、减法有什么不同呢?

  • 进位不同 逢十进一、逢二进一
  • 借位不同 借一当十、借一当二

十进制转二进制

整数部分短除法、小数部分短乘法

二进制转十进制

每位数字乘以它的权重累加到一起。

  • 如何计算权重 二进制位权为<span class="katex"><span class="katex-mathml">2(数位&minus;1)<span class="katex-html"><span class="base"><span class="strut"><span class="mord"><span class="mord">2<span class="msupsub"><span class="vlist-t"><span class="vlist-r"><span class="vlist"><span class="pstrut"><span class="sizing reset-size6 size3 mtight"><span class="mord mtight"><span class="mopen mtight">(<span class="mord cjk_fallback mtight">数位<span class="mbin mtight">&minus;<span class="mord mtight">1<span class="mclose mtight">)

  • 如何转换十进制 <span class="katex"><span class="katex-mathml">sum+=a[i]&lowast;w<span class="katex-html"><span class="base"><span class="strut"><span class="mord mathnormal">s<span class="mord mathnormal">u<span class="mord mathnormal">m<span class="mord">+<span class="mspace"><span class="mrel">=<span class="mspace"><span class="base"><span class="strut"><span class="mord mathnormal">a<span class="mopen">[<span class="mord mathnormal">i<span class="mclose">]<span class="mspace"><span class="mbin">&lowast;<span class="mspace"><span class="base"><span class="strut"><span class="mord mathnormal">w

原码、反码和补码

机器数

与普通二进制数不同,最高位作为符号位,1表示负数,0表示正数,其余位数表示真值。

原码

原码就是用第一位表示符号,其余位表示值。比如如果是8位二进制:

反码

反码的表示方法是:

  • 正数的反码是其本身。
  • 负数的反码是在其原码的基础上,符号位不变,其余各个位取反。

补码

补码的表示方法是:

  • 正数的补码就是其本身。
  • 负数的补码是在其原码的基础上,符号位不变,其余各位取反,最后+1。(即在反码的基础上+1)

既然原码才是被人脑直接识别并用于计算表示方式,为何还会有反码和补码呢?

  1. 电脑计算减法是转换成加法进行计算,且符号位参与到运算中。 但是:
  1. 所以为了解决减法转换加法错误的问题,反码出现了。 但是:
  1. 为了解决-0的问题,出现了补码。并且把-0的编码作为数字范围内的最小值,所以数字范围增加了1个。

    8位机器数能表示的数据范围: -128 ~ 127

    32位机器数能表示的数据范围: -2147483648 ~ 2147483647