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二进制补码计算是计算机中处理有符号整数的核心方法,其核心规则和步骤如下:
一、补码表示基础
最高位为符号位,0表示正数,1表示负数;
直接按位表示数值,例如+3的原码为`0011`,-3的原码为`1011`;
符号位不变,其余位取反,例如+3的反码为`0100`,-3的反码为`1100`;
反码加1,例如+3的补码为`0101`,-3的补码为`1000`。
二、补码计算规则
- 先取绝对值的原码,按位取反,再加1。例如:
- -85:`10001011`(85的二进制为`01010101`,取反为`10101010`,加1得`10101011`);
- -7:`11110001`(7的二进制为`0000111`,取反为`1111000`,加1得`11110001`)。
正数补码
- 正数的补码与原码相同,例如+5的补码为`0101`。
三、快速计算技巧
补码加减法:
加法:`x + y = x - (~y - 1)`(模2运算);
减法:`x - y = x + (~y + 1)`(模2运算);
补码乘法:
`x * y = (x + 1) - (y + 1)`(需注意符号位)。
四、示例总结
| 数值 | 原码 | 反码 | 补码 |
|------|------------|------------|------------|
| 5| 0101 | 0101 | 0101 |
| -5 | 1011 | 1100 | 1001 |
| 85 | 01010101 | 10101010 | 10101011 |
| -85 | 10001011 | 11110001 | 10101011 |
五、注意事项
溢出处理:8位二进制补码可表示范围为-128到+127,超出需扩展位数;
运算规则:补码运算需按位处理,与原码、反码有本质区别。
通过以上规则和技巧,可系统地进行二进制补码计算。