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二进制数的计算涉及基本运算(加、减、乘、除)和进制转换,以下是详细说明:
一、基本运算规则
- 规则:0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10(逢二进一)
- 示例:1101₂ + 1011₂ = 11000₂
减法运算
- 规则:0-0=0,1-0=1,1-1=0,0-1=1(借位为2)
- 示例:1101₂ - 1011₂ = 0010₂
乘法运算
- 规则:0×0=0,0×1=1×0=0,1×1=1(仅当两个乘数均为1时结果为1)
- 示例:1001₂ × 1010₂ = 1010101₀
除法运算
- 规则:0÷1=0,1÷1=1(仅两种结果)
- 示例:1010₂ ÷ 101₂ = 10₂
二、进制转换方法
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,余数从下往上排列。 示例:将23₂转成二进制
- 23 ÷ 2 = 11 余1
- 11 ÷ 2 = 5 余1
- 5 ÷ 2 = 2 余1
- 2 ÷ 2 = 1 余0
- 1 ÷ 2 = 0 余1
- 结果:10111₂
二进制转十进制(按权展开法)
步骤:将二进制数的每一位乘以2的幂次方(从右到左依次为2⁰, 2¹, 2²等),然后求和。 示例:将1011₂转成十进制
- 1×2³ + 0×2² + 1×2¹ + 1×2⁰ = 8 + 0 + 2 + 1 = 11₁₀
三、注意事项
借位规则:
减法时若当前位为0,需向高位借1(即借2)
高位进位:加法时若某位结果≥2,需向高位进1
应用场景:二进制适用于计算机领域,因其运算规则简单且与逻辑门电路对应
通过掌握以上规则和转换方法,可高效进行二进制数的计算与转换。