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計算機内的減法

生活 更新时间:2024-11-19 01:21:31

在計算機中,信息有兩大類,一類為控制信息,一類為數據信息,這兩類信息,都是由二進制數字表示。控制信息就是我們編程中常說的機器碼。數據信息又可細分為數字信息和非數字信息。非數字信息有文字、圖片、視頻等,都有着自己對應的二進制編碼規則。數字信息就是我們常說的數學上的數字,按照正負可分為:正數、負數,按照小數情況可分為:純整數、純小數、帶小數整數,這些數在計算機上編碼一般有四種:原碼、反碼、補碼、移碼。

計數方法就是使用一組符号,按照一定規律,表示一定數量含義。計數方法來源于人們的生産生活,比如我們常用的一周,它使用的符号是“一”、“周”兩個漢字,它的規律是“一”字在“周”字的前面,它的數量含意是七天,當然它還包含了隻要滿足七天就用一周來概括這一條規律,這樣子的概括規律,我們一般稱它為進位方法。

人們按照表示方法的特征,把計數方法分為阿拉伯、漢字、英語、古羅馬等計數方法,其中阿拉伯數字是我們現代數字體系中,最主要的組成部分,它有一個十分突出的特征就是它的數字位置據有數量含義,它按照從右到左的順序排列數碼,數碼順序位置包含的數量意義從右至左等比上升。而其它計數方法如漢字,使用百、千、萬等字的修飾來表示更多的數量意義,相比阿拉伯數字書寫上更加繁瑣。

根據進位方法的特征,人們又把計數方法分為二進制、八進制、十進制、十六進制等,十進制是我們生活中常用到的計數方式,二進制是計算機常用到的計數方式,這兩種計數方法的構成要素基本相同,這裡,我們以阿拉伯數字體系為例。

十進制:

數碼:1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。

進位方法:逢10進1,即表示的數量含義在當前位滿10後,用當前位置的數碼無法表示,就向右一位增加一位數碼表示。

二進制:

數碼:1、0。

進位方法:逢2進1。

在書寫過程中,二進制和十進制有相同數碼,容易混淆,所以在書寫時,将數碼寫在圓括号内,并在右下角,标上對應的進制數,如:

二進制:

計算機内的減法(計算機中的計數方法)1

十進制:

計算機内的減法(計算機中的計數方法)2

計算機使用二進制是為了便于電路實現,但我們人類常閱讀和使用的是十進制,直接用二進制有許多不便,因此在實際情況中,會先将二進制轉為十進制,使用的方法是按權展開,如二進制10110111轉為十進制:

計算機内的減法(計算機中的計數方法)3

按權展開事實上是将數量含義顯化出來,如果上式不好理解,我們再來看看十進制183的按權展開:

計算機内的減法(計算機中的計數方法)4

而十進制轉化為二進制,通常短除法,步驟如下:

  1. 将需要轉化的十進制數作為被除數,将2作為除數,進行取餘運算
  2. 将得到的餘數記錄,再将商數作為被除數,2依然作為除數,繼續進行取餘運算
  3. 重複第二步,直到商為零,再将記錄的餘數根據計算的順序從後至前取出,再從左向右寫在紙面上,就得到了它的二進制數。

例如将183轉化為二進制數:

計算機内的減法(計算機中的計數方法)5

将上述餘數從下至上取出,從左到右排列得到二進制數:10110111。

十進制和二進制之間的相互轉化需要經過一系列的運算,過程繁瑣,于是人們又想到了八進制、十六進制,它們和二進制的相互轉化相對簡單很多,一位八進制對應三位二進制,一位十六進制對應四位二進制,這種關系,可以從按權展開的方法中推導出來。

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