二进制原码是一种用于表示有符号整数的编码方式,其核心思想是通过最高位符号位来区分正负数,其余位表示数值的绝对值。具体说明如下:
一、基本定义
符号位 :最高位为符号位,`0`表示正数,`1`表示负数;数值位:
剩余位表示数值的绝对值(即正数的二进制表示)。
二、编码规则
正数:
原码与二进制形式完全相同。例如:
- 十进制数 `5` 的原码为 `00000101`(8位表示);
- 十进制数 `8` 的原码为 `00000000 00000000 00000000 00001000`(32位表示)。
负数:
符号位为 `1`,其余位为绝对值的二进制反码(即按位取反)。例如:
- 十进制数 `-5` 的原码为 `10000000 00000000 00000000 00000101`。
三、特点与局限性
特点
- 正数表示简单,直接转换即可;
- 负数需额外处理符号位;
- 存在 `+0` 和 `-0` 的区分(全零和符号位为1的零)。
局限性
- 加减运算复杂,需单独处理符号位;
- 空间利用率低,负数占用的位数与正数相同。
四、应用场景
原码在计算机中曾是最基本的数值表示方法,但由于其运算效率低下,现代计算机多采用补码表示法。补码通过简化加减运算,成为主流的计算机数值编码方式。