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二进制是一种数制系统,其符号体系非常基础且核心,具体如下:
一、基本符号
二进制仅使用两个符号表示数值:
- 0:
代表“零”或关闭状态
- 1:代表“一”或开启状态
在某些场景中,为避免与数字0混淆,八进制数会用 Q表示。
二、符号的位权与进制基础
位权概念:
二进制每位表示2的幂次方,例如:
$1011_2 = 1 times 2^3 + 0 times 2^2 + 1 times 2^1 + 1 times 2^0 = 11_{10}$
进制转换:
4位二进制可转换为1位十六进制(如$1101_{2} = DF_{16}$)。
三、符号在计算机中的扩展应用
二进制符号用于逻辑运算,如与(&)、或(|)、非(!)等,用于构建逻辑电路。
采用补码形式表示负数,例如:
- $11111111_2$(8位)表示$-1$(有符号数)。
- ASCII:将字符映射为7位二进制(如A=65, B=66)
- 十六进制:每4位二进制对应1位十六进制(如$1A3F_{16} = 110100111111_2$)。
四、符号系统的优势
稳定性:二进制运算规则简单(仅3条加法规则),减少计算错误
兼容性:逻辑运算符号与硬件电路直接对应,便于实现
扩展性:通过编码方式(如十六进制)简化长二进制数的表示
综上,二进制的核心符号为0和1,其扩展应用覆盖了计算机科学的多个领域。