二进制取值范围取决于其位数和是否为有符号数。以下是具体说明:
一、无符号二进制取值范围
位数与表示范围 - $n$位无符号二进制数可表示的范围是 $0$ 到 $2^n - 1$。 - 例如:
- 1位:$0$ 到 $1$
- 2位:$0$ 到 $3$
- 8位:$0$ 到 $255$
- 16位:$0$ 到 $65535$
示例
- 二进制数 `1111`(8位)转换为十进制为 $2^3 + 2^2 + 2^1 + 2^0 = 15$
二、有符号二进制取值范围
补码表示法
- 最高位为符号位:
- `0` 表示正数
- `1` 表示负数
- 负数通过补码计算:先对除符号位外的所有位取反,再加1。 - 例如:
- 8位二进制:
- `01111111` 表示 $+127$
- `10000000` 表示 $-128$(补码形式)
计算公式
- $n$位有符号二进制数的范围是 $-2^{n-1}$ 到 $2^{n-1} - 1$。 - 例如:
- 8位:$-128$ 到 $127$
- 16位:$-32768$ 到 $32767$
三、特殊说明
补码的局限性: 补码表示中,`-0` 与 `0` 的二进制形式相同(全0),但数学上0既不是正数也不是负数。
应用场景:
无符号数用于表示非负整数,如颜色代码、索引等;
有符号数用于表示整数,包括负数。
通过以上规则,可灵活确定二进制数的取值范围。