二进制表示一个数的方法主要基于其基数为2的数制特性,通过位权展开实现。以下是具体说明:
基本定义 二进制仅使用0和1两个数码,采用逢二进一的进位规则。例如,十进制数183在二进制中为10110111。
位权展开法
二进制数从右往左按2的幂次展开,第N位的值乘以2^(N-1)。例如,二进制数110表示:
$$
1 times 2^2 + 1 times 2^1 + 0 times 2^0 = 4 + 2 + 0 = 6
$$
这种方法适用于任意大小的整数。
符号表示
有符号数通常采用原码、反码或补码表示:
- 原码: 符号位+绝对值(如+1为00000001,-1为10000001); - 反码
- 补码:反码加1(如-1为11111111)。
运算规则 二进制加法、减法等运算规则简单且不易出错,例如:
- 加法:0+0=0,0+1=1,1+1=10(进位);
- 乘法:0×0=0,0×1=0,1×1=1。
硬件匹配性
计算机硬件通过“开/关”状态(如高电平表示1,低电平表示0)天然适配二进制,实现高效运算。
总结:
二进制通过位权展开和符号编码系统,将任意数转换为0和1的组合,同时与计算机硬件实现无缝对接。