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二进制加减法是计算机科学和数字电子技术中的基础运算,其核心规则和十进制系统有本质区别。以下是具体说明:
一、二进制加法法则
- 0 + 0 = 0
- 0 + 1 = 1
- 1 + 0 = 1
- 1 + 1 = 10(逢二进一,向高位进位)
示例
计算 `10110101 + 10001110`:
```
10110101
+ 10001110
100100011
```
结果为 `100100011`,其中 `10` 表示进位。
二、二进制减法法则
无借位情况
- 0 - 0 = 0
- 1 - 0 = 1
- 1 - 1 = 0
- 0 - 1 = 1(模二加法或异或运算)
有借位情况
当低位不够减时,需向高位借位(借一当二):
- 10 - 1 = 1(相当于 10 + 1 = 11)
三、其他相关概念
补码表示
二进制减法可通过加法实现,即被减数加减数的补码:
- 补码计算:
符号位不变,其余位取反加1(例如 -3 的补码为 `1101`)
- 溢出判断:若最高位进位,则结果溢出
应用场景
二进制系统因简单性和与电子元件的兼容性,成为计算机底层数据处理的基础,广泛应用于逻辑运算、数据存储和传输等领域
四、对比十进制
| 运算 | 十进制 | 二进制示例 |
|------|--------|------------|
| 3 + 5 | 8 | 101 + 101 = 1010 (10) |
| 10 - 3 | 7 | 1010 - 0011 = 1001 (7) |
二进制的“逢二进一”规则简化了电子设备的逻辑运算,是计算机高效处理数据的核心原理之一。