二进制数的表示方法及大小规则如下:
一、基本组成与表示
符号与基数 二进制由0和1两个数字组成,基数为2,遵循“逢二进一”的进位规则。
位权与展开式
二进制数采用位置计数法,位权以2为底的幂次递增。例如二进制数110.11的展开式为:
$$1 times 2^2 + 1 times 2^1 + 0 times 2^0 + 1 times 2^{-1} + 1 times 2^{-2} = 4 + 2 + 0 + 0.5 + 0.25 = 6.75$$
一般形式为:
$$N = a_{n-1} times 2^{n-1} + a_{n-2} times 2^{n-2} + dots + a_1 times 2^1 + a_0 times 2^0 + a_{-1} times 2^{-1} + dots + a_{-m} times 2^{-m}$$
其中$a_i$为0或1。
二、书写规范
前缀标识
为与十进制区分,二进制数需在前面添加前缀:
- 正数:0b或0B(不区分大小写)
- 负数:-0b或-0B
例如:
$$0b1010 quad text{(十进制5)}$$
$$-0b110010 quad text{(十进制-50)}$$
*错误示例*:`101010`(缺少前缀,会被解释为十进制)。
常见位数表示
- 整数部分:从右到左依次为$2^0, 2^1, 2^2, dots$
- 小数部分:从左到右依次为$2^{-1}, 2^{-2}, 2^{-3}, dots$
例如:
$$1011.011_2 = 1 times 2^3 + 0 times 2^2 + 1 times 2^1 + 1 times 2^0 + 0 times 2^{-1} + 1 times 2^{-2} + 1 times 2^{-3} = 11.375_{10}$$。
三、特殊说明
负数表示: 采用补码形式,需先求原码反码再加1。 定点与浮点数
通过以上规则,二进制数可实现高效存储与运算,是计算机领域的核心数制。