负数的二进制表示需要通过补码形式实现,具体计算方法如下:
一、基本概念
符号位:
最高位为符号位,0表示正数,1表示负数。
原码:
直接将数值转换为二进制形式,例如+5的原码为`00000101`,-5的原码为`10000101`。
反码:
原码按位取反(0变1,1变0),例如+5的反码为`11111010`,-5的反码为`10111010`。
补码:
反码加1,例如+5的补码为`11111011`,-5的补码为`10111011`。
二、计算步骤
确定字长:
例如8位二进制数,最高位为符号位,其余为数值位。
求原码:
将负数的绝对值转换为二进制。
求反码:
对原码按位取反。
求补码:
反码加1。
示例:计算-5的补码(8位)
原码:
+5的原码为`00000101`,-5的原码为`10000101`。
反码:
-5的反码为`11111010`。
补码:
反码加1,得到`11111011`。
三、注意事项
溢出处理:
8位二进制数表示范围为-128到+127,超出范围需扩展位数。
符号位运算:
符号位不参与数值运算,仅用于表示正负。
四、特殊情况
-0的表示:-0的原码为`10000000`,反码为`11111111`,补码仍为`11111111`,与+0相同。
负小数:采用浮点数表示法(如IEEE 754标准),符号位+1,尾数按上述规则处理。
通过以上步骤,可以系统地计算出负数的二进制表示。