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二进制是一种基于2的数制系统,使用0和1两个数字表示数值。以下是二进制表示的核心概念及应用方法:
一、基本概念
- 二进制采用位置计数法,位权以2为底幂递增,从右至左依次为$2^0, 2^1, 2^2, dots$。例如,二进制数$1011$表示$1 times 2^3 + 0 times 2^2 + 1 times 2^1 + 1 times 2^0 = 11$。
位与字节
- 每个二进制位称为“bit”,8个bit组成1个字节(Byte),可表示$2^8 = 256$种状态。例如,8B表示8个字节。
二、二进制与十进制转换
十进制转二进制:
通过不断除以2取余数,逆序排列。例如,将23.375转二进制:
$23 div 2 = 11 text{余} 1$
$11 div 2 = 5 text{余} 1$
$5 div 2 = 2 text{余} 1$
$2 div 2 = 1 text{余} 0$
$1 div 2 = 0 text{余} 1$
结果为$10111.01_2$。
三、二进制在计算机中的表示
- 正数直接用二进制表示,例如10表示为$1010_2$。
有符号数表示(补码)
- 负数通过补码形式存储,例如-5的原码为$101$,反码为$110$,补码为$111$。
四、二进制与字符编码
ASCII编码:
常用7位或8位表示字符,例如大写字母A为$0100001_2$,小写字母a为$01100010_2$。
十六进制表示:每4位二进制压缩为1位十六进制,例如$1010_{16}$对应$1010_2$。
五、应用示例
- 二进制字面量:`int num1 = 0b1010;`
- 整数转换:`printf("%bn", 12);`输出`1100`。
位运算示例
- 按位与:`1010 & 1100 = 1000`
- 左移:`1010