二进制乘法的实现主要分为以下两种方法,结合权威信息源整理如下:
一、逐位相乘与累加法(直接法)
基本规则 与十进制乘法类似,从乘数最低位开始,每一位与被乘数相乘,结果按位对齐后累加。例如:
$$
(1110)_2 times (0110)_2 = 0000 + 01100 + 111000 + 000000 = (1010100)_2
$$
具体步骤:
- 乘数最低位(0)与被乘数相乘,结果全为0;
- 乘数次低位(1)与被乘数高位相乘,结果左移1位后累加;
- 乘数更高位(1)重复上述操作,每次左移更多位。
计算机底层实现
通过位移和加法实现:
- 乘数每一位为1时,对应被乘数左移该位数(相当于乘以2的幂次);
- 将所有部分积按位相加得到最终结果。
二、二进制转十进制相乘法(优化法)
转换与计算
将二进制数转换为十进制后相乘,再转换回二进制。例如:
$$
(111)_2 times (1011)_2 = 7 times 11 = 77 = (1001101)_2
$$
这种方法适用于位数较少的数,计算效率较高。
三、符号处理(扩展法)
对于有符号二进制数,需先补齐符号位再进行乘法。例如:
乘数101(3位)补齐为111101;
被乘数011(3位)补齐为000011;
按常规方法计算后得到结果110111。
总结
直接法: 逐位相乘并累加,适合通用场景,计算复杂度与位数成正比; 优化法
符号处理:需补齐符号位,确保计算结果正确。