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二进制是一种基于2的数制系统,使用0和1两个数字进行记数,具有以下特点:
一、基本定义与表示
二进制数用符号$(2)$或右下角标注2表示,例如$(1100)_2$或$1100(2)$。
位与字节
- 每个二进制位(bit)表示0或1,8个bit组成1字节,可表示256种状态。
二、核心规则
进位规则:
逢二进一(即2的幂次方进位)。
位权表示:从右至左位权依次为$2^0, 2^1, 2^2, dots$,例如$(1101)_2 = 1 cdot 2^3 + 1 cdot 2^2 + 0 cdot 2^1 + 1 cdot 2^0 = 13_{10}$。
三、常见应用与转换
采用“除2取余,逆序排列”法。例如将23.375转二进制:
- 整数部分:23 ÷ 2 得余数序列1,1,1,0,1 → $(10111)_2$
- 小数部分:0.375 × 2 得序列0,0,1 → $(.001)_2$
- 合并结果:$(10111.001)_2$。
二进制转十进制
按位权展开求和。例如$(1011)_2 = 1 cdot 2^3 + 0 cdot 2^2 + 1 cdot 2^1 + 1 cdot 2^0 = 11_{10}$。
四、特殊性与优势
计算机实现:
二进制与计算机硬件(如二极管开关状态)天然匹配,便于信息处理。
编码方式:包括ASCII码(固定长度,如字符A=65,数字0=48)和Unicode(可变长度)。
二进制的编号系统通过位权展开实现,既保证了数值表示的准确性,又为计算机硬件设计提供了基础。其“逢二进一”的规则源于逻辑门电路的开关特性,是数字电子技术的重要基础。