二进制实际数值的转换需要根据其位权展开计算。以下是具体说明:
一、二进制转十进制的方法
二进制数由0和1组成,其实际数值通过以下公式计算:
$$
( a_n a_{n-1} dots a_1 a_0)_2 = sum_{i=0}^n a_i times 2^i
$$
其中,$a_i$表示第$i$位的数值(0或1),$n$为二进制数的位数(从右往左,最右边为第0位)。
示例:
将二进制数 $(101.01)_2$ 转换为十进制:
$$
1 times 2^2 + 0 times 2^1 + 1 times 2^0 + 0 times 2^{-1} + 1 times 2^{-2} = 4 + 0 + 1 + 0 + 0.25 = 5.25
$$
因此,$(101.01)_2 = 5.25_{10}$。
二、二进制数的位数与数值关系
位数与数值无直接对应:二进制数的位数仅表示位数,不直接对应具体数值。例如:
二进制 $101$(3位)表示 $1 + 4 = 5$
二进制 $1110000$(7位)表示 $64 + 32 + 16 = 112$
二进制 $100$(3位)表示 $4$
三、二进制与十进制的转换规则
加法运算(逢二进一):
$$
begin{array}{c@{}c@{}c}
& 1 & 1
+ & 1 & 0
hline
1 & 0 & 0
end{array}
$$
减法运算(借一当二):
$$
begin{array}{c@{}c@{}c}
& 1 & 0
- & 1 & 1
hline
1 & 0 & 1
end{array}
$$
乘法与除法:遵循类似十进制的规则,但需注意二进制下的进位方式。
四、二进制在计算机中的意义
在计算机中,二进制用于表示逻辑状态(如开关的“开/关”)和进行高效运算。其物理实现通常通过高电平(1)和低电平(0)表示。计算机通过硬件电路实现二进制运算,效率远高于十进制。
总结:二进制实际数值需通过位权展开计算,位数仅表示位数而非数值大小。其转换规则与十进制一致,但基于2的幂次进行运算。