二进制数的解法涉及多个方面,包括转换、运算等。以下是综合整理的核心方法:
一、二进制转十进制
位权展开法 从右往左数,第n位的位权为$2^n$,将每位数字乘以对应位权后求和。例如:
$$110.11_2 = 1 times 2^2 + 1 times 2^1 + 0 times 2^0 + 1 times 2^{-1} = 4 + 2 + 0 + 0.5 = 6.5_{10}$$
逐位相加法
类似十进制加法,从最低位开始逐位相加,处理进位。例如:
$$1010_2 + 1011_2 = 10101_2$$
需注意借位规则:$10_2 = 2_{10}$
二、二进制运算规则
基本运算
- 加法: $$0+0=0, quad 0+1=1, quad 1+0=1, quad 1+1=10 quad (text{逢二进一})$$ 示例:$1011_2 + 1010_2 = 10101_2$ - 减法
需借位,借1当2。例如:
$$1010_2 - 1011_2 = 1001_2 quad (text{借位后计算})$$
- 乘法:
逐位相乘后相加。例如:
$$110_2 times 101_2 = 11110_2$$
- 除法:
采用"除2取余,逆序排列"法。例如:
将254转换为二进制:
$$254 div 2 = 127 quad text{余} 0$$
$$127 div 2 = 63 quad text{余} 1$$
$$63 div 2 = 31 quad text{余} 1$$
$$31 div 2 = 15 quad text{余} 1$$
$$15 div 2 = 7 quad text{余} 1$$
$$7 div 2 = 3 quad text{余} 1$$
$$3 div 2 = 1 quad text{余} 1$$
$$1 div 2 = 0 quad text{余} 1$$
逆序排列余数得:$11111110_2$
三、其他实用方法
十六进制转换 可先转换为十六进制再转换为二进制(每16进制位对应4二进制位)。例如:
$$100_{16} = 3E8_{2}$$
分步计算:
$$100 div 16 = 6 quad text{余} 4 quad (4_{16}=1000_2)$$
$$6 div 16 = 0 quad text{余} 6 quad (6_{16}=0110_2)$$
合并得:$0011 1110 1000_2$
计算机中的二进制运算
- 逻辑运算: - 与运算:全1为1,否则为0 - 或运算:全0为0,否则为1 - 非运算:取反
- 位操作:
提供高效的数据处理能力,如位移、掩码等
四、注意事项
二进制计算需注意借位规则,例如:
$$101_2 - 110_2 = 10_{2} quad