二进制运算主要涉及算术运算和逻辑运算,其核心规则和特点如下:
一、二进制算术运算
加法运算 采用“逢二进一”的规则,具体规则为:
- 0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10(进位为1)
- 示例:1110 + 1011 = 11001(二进制)
减法运算
采用“借一当二”的规则,具体规则为:
- 0-0=0,1-0=1,1-1=0,0-1=1(借位为2)
- 示例:1101 - 1011 = 0010(二进制)
乘法运算
通过逐位相乘并累加实现,规则为:
- 0×0=0,0×1=1×0=0,1×1=1
- 示例:1001 × 1010 = 101110(二进制)
除法运算
类似十进制除法,从高位开始逐位比较:
- 若被除数当前位≥除数,则商为1,余数为差值;否则商为0,余数补0继续下一位计算
二、二进制逻辑运算
与运算
- 规则:0 AND 0=0,0 AND 1=0,1 AND 0=0,1 AND 1=1
- 示例:1010 AND 1100 = 1000(二进制)
或运算
- 规则:0 OR 0=0,0 OR 1=1,1 OR 0=1,1 OR 1=1
- 示例:1010 OR 1100 = 1110(二进制)
非运算
- 规则:0 NOT=1,1 NOT=0(逐位取反)
- 示例:1010 NOT = 0101(二进制)
三、二进制与十进制的转换
十进制转二进制:
通过不断除以2取余数,余数倒序排列。例如23转为二进制:23 ÷ 2 得余数序列10111
二进制转十进制:按权展开求和。例如10111转为十进制:1×2⁴ + 0×2³ + 1×2² + 1×2¹ + 1×2⁰ = 23
四、二进制在计算机中的优势
物理实现简单:仅需两种状态(如开关的ON/OFF)表示0和1
运算效率较高:逻辑运算规则简单,适合电子电路实现
以上规则可通过表格或计算器工具进行验证,二进制运算为计算机硬件设计提供了基础。