二进制运算的书写规则与十进制类似,但仅使用0和1两个数字,并遵循“逢二进一”的进位规则。以下是二进制运算的基本规则及示例:
一、二进制加法运算
基本规则 - 0 + 0 = 0
- 0 + 1 = 1
- 1 + 0 = 1
- 1 + 1 = 10(向高位进位)
- 多位相加时从右至左逐位计算,进位需向前传递
示例
计算 `1011 (2) + 1101 (2)`
```
1011
+ 1101
11000 (2)
```
解释:
- 1 + 1 = 10(进位1)
- 1 + 0 + 1 = 10(进位1)
- 0 + 1 + 1 = 10(进位1)
- 最高位1 + 1 = 10(进位1)
二、二进制减法运算
基本规则
- 0 - 0 = 0
- 1 - 0 = 1
- 1 - 1 = 0
- 0 - 1 = 1(需向高位借位,即10 - 1 = 1)
- 多位相减时从右至左逐位计算,借位需向前传递
示例
计算 `1101 (2) - 1011 (2)`
```
1101
- 1011
0010 (2)
```
解释:
- 1 - 1 = 0
- 0 - 1 = 1(借位)
- 1 - 0 = 1
- 最高位1 - 1 = 0
三、二进制乘法运算
基本规则
- 0 × 0 = 0
- 0 × 1 = 0
- 1 × 0 = 0
- 1 × 1 = 1
- 乘法按位进行,部分积相加
- 示例:计算 `101 (5) × 11 (3)`
```
101
× 11
101 (101 × 1)
+1010 (101 × 10, 左移一位)
1111 (2)
```
四、二进制转换为十进制
采用按权展开求和法:
$$
a_n times 2^n + a_{n-1} times 2^{n-1} + dots + a_1 times 2^1 + a_0 times 2^0
$$
示例: 将 `1011 (2)` 转换为十进制 $$ 1 times 2^3 + 0 times 2^2 + 1 times 2^1 + 1 times 2^0 = 8 + 0 + 2 + 1 = 11 (10) $$ 五、注意事项
借位与进位:减法中借位为“10”,加法中进位为“10”
工具辅助:复杂运算建议使用竖式计算或补码方法
扩展运算:乘法可通过逐位相乘并累加实现,逻辑运算需使用“或”“与”“非”等特殊规则
通过以上规则和示例,可系统掌握二进制运算方法。