将四进制数转换为二进制数可以通过以下方法实现:
方法一:按位转换法
拆分四进制数的每一位
将四进制数的每一位拆分为对应的2的幂次方,从右向左排列,幂次方从0开始递增。例如,四进制数$1230$可以表示为:
$$
1 times 4^3 + 2 times 4^2 + 3 times 4^1 + 0 times 4^0
$$
转换为二进制数
将每一位四进制数转换为对应的二进制数。四进制的0、1、2、3分别对应二进制的00、01、10、11。例如:
- $1_{4} = 01_{2}$
- $2_{4} = 10_{2}$
- $3_{4} = 11_{2}$
- $0_{4} = 00_{2}$
组合结果
将转换后的二进制数按原位组合起来。例如,$1230_{4}$转换为二进制为:
$$
01 , 10 , 11 , 00_{2}
$$
示例
将四进制数$1230$转换为二进制数:
1. 拆分:$1 times 4^3 + 2 times 4^2 + 3 times 4^1 + 0 times 4^0$
2. 转换:$1 rightarrow 01$,$2 rightarrow 10$,$3 rightarrow 11$,$0 rightarrow 00$
3. 组合:$01 , 10 , 11 , 00_{2}$
方法二:直接按权展开法
按权展开四进制数
将四进制数按权展开为十进制数,再转换为二进制数。例如,四进制数$1230$:
$$
1 times 4^3 + 2 times 4^2 + 3 times 4^1 + 0 times 4^0 = 64 + 32 + 12 + 0 = 108_{10}
$$
将十进制数转换为二进制数
使用“除2取余法”将十进制数$108$转换为二进制数:
$$
108 div 2 = 54 quad text{余数} , 0
54 div 2 = 27 quad text{余数} , 0
27 div 2 = 13 quad text{余数} , 1
13 div 2 = 6 quad text{余数} , 1
6 div 2 = 3 quad text{余数} , 0
3 div 2 = 1 quad text{余数} , 1
1 div 2 = 0 quad text{余数} , 1
$$
将余数从下到上排列,得到$1101100_{2}$。
总结
四进制转二进制的核心思想是利用$4=2^2$的基数关系,将每一位四进制数转换为对应的二进制数(2位)。通过按位拆分或按权展开的方法,可以高效完成转换。