二进制算法是计算机科学和数字电路中的基础运算体系,其核心规则和表达方式如下:
一、基本运算规则
加法运算 - 规则:
- 0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10(逢二进一)
- 示例:
- 7(十进制)=111(二进制)
- 10(十进制)=1010(二进制)
减法运算
- 规则:
- 0-0=0,1-0=1,1-1=0,0-1=1(借位时将1视为2)
- 示例:
- 5-3=1010-0111=0011(二进制)
乘法运算
- 规则:
- 0×0=0,0×1=0,1×0=0,1×1=1
- 示例:
- 3×4=11×100=1100(二进制)
除法运算
- 规则:
- 0÷1=0,1÷1=1,0÷0无意义
- 示例:
- 1010÷101=10(二进制)
二、进制转换
二进制转十进制
- 方法:按权展开求和,例如:
- (1011)_2 = 1×2³ + 0×2² + 1×2¹ + 1×2⁰ = 11(十进制)
- 简化技巧:可省略高位零
十进制转二进制
- 方法:不断除以2取余,例如:
- 13(十进制)→13÷2=6余1,6÷2=3余0,3÷2=1余1,1÷2=0余1,结果为(1101)_2
- 特殊情况:负数用补码表示
三、应用场景
数字电路:
逻辑门(如与门、或门)直接实现二进制运算
计算机存储:所有数据以二进制形式存储和传输
编程实现:如Python中通过`bin()`函数将字符转换为二进制(如`bin(ord('A'))`)
二进制算法通过上述规则和转换方法,为计算机提供了高效稳定的数据处理基础。