二进制借位规则与十进制类似,但需要特别注意借位时的进制转换。以下是具体说明:
一、借位规则
基本规则
当某一位需要借位时,需将上一位的1“借”下来当作2使用。例如:
- $0 - 1$ 需要借位,将上一位的1借为2,计算变为 $10 - 1 = 1$
- $10 - 10$ 需要连续借位,最终结果为0(如 $100 - 110 = 010$,实际为 $100 + 100 - 110 = 010$)
借位后的进位规则
借位后,当前位加2,下一位减1。例如:
- $110 + 101$:个位 $0 + 1 = 1$,十位 $1 + 0 = 1$,百位 $1 + 1 = 10$(进位后为 $1001$)
二、实际运算示例
加法运算
- $1011 + 1010$
- 个位:$1 + 0 = 1$
- 十位:$1 + 1 = 10$(进位)
- 百位:$0 + 0 + 1 = 1$
- 千位:$1 + 1 = 10$(进位)
- 结果:$10101$
减法运算
- $1100 - 1001$
- 个位:$0 - 1$,借位后 $10 - 1 = 1$
- 十位:$0 - 0 = 0$
- 百位:$0 - 0 = 0$
- 千位:$1 - 1 = 0$
- 结果:$0011$
三、注意事项
借位传播
借位会向高位传播,需逐位检查是否需要继续借位。例如:
- $1010 - 1100$
- 个位:$0 - 0 = 0$
- 十位:$1 - 0 = 1$
- 百位:$0 - 1$,借位后 $10 - 1 = 1$
- 千位:$1 - 1 = 0$
- 结果:$0101$
计算机实现
计算机采用补码表示法进行减法运算,实际通过加法器完成。例如:
- $1010 - 1001$
- 计算 $1010 + 0101$(补码)
- 结果:$1111$(即15)
四、总结
二进制借位的核心是“借1当2”,并正确处理进位。通过逐位检查和传播借位,可完成加法和减法运算。实际应用中,计算机通过补码机制简化了减法操作。