二进制是一种 多进制数制,其基数为2,采用“逢二进一”的进位规则。以下是关于二进制的基本概念和计算方法:
一、基本概念
数制定义
二进制使用0和1两个数字表示数值,每个数位代表2的幂次方(从右到左依次为2⁰、2¹、2²等)。
位(bit)
二进制的基本单位是位(bit),每个位只能表示0或1,8个bit组成一个字节(byte)。
二、二进制计算规则
加法
- 0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10(逢二进一)。
- 示例:1011₂(二进制)= 1×8 + 0×4 + 1×2 + 1×1 = 13₁₀(十进制)。
乘法
- 0×0=0,1×0=0,0×1=0,1×1=1。
减法
- 0-0=0,1-0=1,1-1=0,0-1=1(需借位)。
除法
- 0÷1=0,1÷1=1。
三、二进制与十进制转换
十进制转二进制(除2取余法)
- 步骤:将十进制数不断除以2,记录余数,余数倒序排列。
- 示例:将23.375转二进制:
- 23 ÷ 2 得余数1,商11;
- 11 ÷ 2 得余数1,商5;
- 5 ÷ 2 得余数1,商2;
- 2 ÷ 2 得余数0,商1;
- 1 ÷ 2 得余数1,商0;
- 倒序排列余数得10111.01,即10111.01₂。
二进制转十进制
- 按位权展开求和:
$$a_n times 2^n + a_{n-1} times 2^{n-1} + dots + a_1 times 2^1 + a_0 times 2^0$$
示例:1011₂ = 1×8 + 0×4 + 1×2 + 1×1 = 13₁₀。
四、应用场景
二进制是计算机系统的基础数制,广泛应用于数据存储、处理和传输。其简洁性(仅需两种状态)和与逻辑运算的天然匹配性,使其成为理想的技术选择。
以上内容综合了二进制的基本定义、计算规则及转换方法,涵盖基础理论到实际应用,供全面参考。