二进制数运算规则与十进制类似,但仅使用0和1两个数字,运算规则更简单且适合电子计算。以下是二进制算术运算的详细说明:
一、二进制加法
遵循“逢二进一”的规则:
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 0 = 1
1 + 1 = 10(向高位进位)
多个1相加时,例如1+1+1=11(连续进位)
示例:计算1101 + 1011
从右往左逐位相加:
第0位:1 + 1 = 10(进位1)
第1位:0 + 1 + 1(进位)= 10(进位1)
第2位:1 + 0 + 1(进位)= 10(进位1)
第3位:1 + 1(进位)= 10(进位1)
结果为11000(二进制)
二、二进制减法
采用“借一当二”的规则:
0 - 0 = 0
1 - 0 = 1
1 - 1 = 0
0 - 1 = 1(需要向高位借位,借1当2)
示例:计算1101 - 1011
从右往左逐位计算:
第0位:1 - 1 = 0
第1位:0 - 1(借位)= 1(借1当2)
第2位:1 - 0 = 1
第3位:1 - 1 = 0
结果为0010(二进制)
三、二进制乘法
类似十进制乘法,按位相乘后相加:
0×0=0,0×1=0,1×0=0,1×1=1
需注意进位对齐
示例:计算1001 × 1010
逐位相乘并累加:
1001
× 1010
10010(最低位相乘)
00000(中间位相乘)
100100(最高位相乘)
1001000(左移三位相乘)
结果为1011010(二进制)
四、二进制除法
采用长除法方法:
0÷0无意义,0÷1=0,1÷1=1
需注意借位和余数
示例:计算1010 ÷ 101
步骤:
1. 1010 ÷ 101 = 10余0
2. 余数为0,结束计算
结果为10(二进制)
五、其他运算
按位与(AND):0 AND 0=0,0 AND 1=0,1 AND 0=0,1 AND 1=1
按位或(OR):0 OR 0=0,0 OR 1=1,1 OR 0=1,1 OR 1=1
按位非(NOT):0→1,1→0
六、注意事项
符号位处理:
最高位为符号位(0表示正数,1表示负数),负数用补码表示
进制转换:
二进制转十进制可通过“基数×权值”相加,例如(1011)_2 = 1×2³ + 0×2² + 1×2¹ + 1×2⁰ = 11(十进制)
通过以上规则,可系统完成二进制