负数小数的二进制表示需要通过以下步骤完成,结合了整数和小数的转换方法:
一、整数部分的转换(符号位单独处理)
绝对值转换 将负数的整数部分按绝对值转换为二进制,采用“除2取余,倒取余数”法。例如,将6转换为二进制:
```
6 ÷ 2 = 3 余 0
3 ÷ 2 = 1 余 1
1 ÷ 2 = 0 余 1
```
结果为 `110`。
符号位添加
在最高位添加符号位,0表示正数,1表示负数。例如,-6的二进制为 `110`(整数部分)+ `1`(符号位)= `10010`(8位表示)。
二、小数部分的转换
采用“乘2取整”法:
乘2取整
将小数部分乘以2,取整数部分,重复此过程直至小数部分为0。例如,将0.8125转换为二进制:
```
0.8125 × 2 = 1.625 → 取整1
0.625 × 2 = 1.250 → 取整1
0.250 × 2 = 0.500 → 取整0
0.500 × 2 = 1.000 → 取整1
```
结果为 `.1101`。
组合结果
将整数部分与小数部分组合,例如-6.8125的二进制为 `10010.1101`(8位表示)。
三、负数的补码表示
原码到反码
- 正数原码与反码相同;
- 负数反码为原码逐位取反(符号位除外)。例如,-6.8125的原码为 `10010.1101`,反码为 `11101.0010`。
反码加1
反码加1得到补码。例如,-6.8125的反码 `11101.0010` 加1后为 `11101.0011`,即补码。
符号位扩展
根据数据类型确定符号位长度(如8位、16位等),在补码前添加相应数量的1。例如,8位表示时为 `11101001.0011`,16位表示时为 `1000000000000011.0011`。
四、示例总结
将-1.25转换为8位二进制:
1. 整数部分:-1 → `10000001`
2. 小数部分:0.25 → `.01`
3. 组合:`10000001.01`
4. 补码:`10000001.01`(-1的补码即为自身)。
注意事项
二进制位数:
实际应用中需根据数据类型确定位数(如8位、16位等),不足时需补零;
溢出处理:负数补码可能涉及符号位变化,需注意溢出情况。
通过上述步骤,可系统地将负数小数转换为二进制表示。