计算机二进制算法是基于二进制数的运算方法,其核心规则和运算方式如下:
一、基本运算规则
加法运算 - 0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10(逢二进一)
- 示例:10101 + 10101 = 101010(二进制加法)
减法运算
- 0-0=0,1-0=1,1-1=0,0-1=1(借位规则:借1当2)
- 示例:10101 - 10101 = 0,10101 - 01010 = 10011(含借位)
乘法运算
- 0×0=0,1×0=0,0×1=0,1×1=1
- 示例:10101 × 10101 = 101010101(二进制乘法)
除法运算
- 通过位移和减法实现,例如10101 ÷ 101 = 10(二进制除法)
二、扩展运算类型
逻辑运算
- 与运算: 全1为1,否则为0(0101 & 1010 = 1000) - 或运算
- 非运算:0变1,1变0(~0101 = 1010)
位移运算 - 左移:
相当于乘以2(10101 << 1 = 101010)
- 右移:相当于除以2(10101 >> 1 = 1010)
三、数制转换
二进制转十进制:按位权展开求和(如10101 = 1×2⁴ + 0×2³ + 1×2² + 0×2¹ + 1×2⁰ = 21)
十进制转二进制:采用除2取余法(如23.375 = 10111.01)
四、应用场景
二进制算法是计算机硬件和软件的基础,广泛应用于:
数据存储(如硬盘、内存)
网络通信(如IP地址)
算术逻辑单元(ALU)运算
通过这些规则和操作,二进制算法实现了计算机高效、稳定的数据处理能力。