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二进制是一种数制,使用0和1两个数字表示数值,其核心特点如下:
一、基本概念
符号系统
仅包含两个数字:0和1。
进制规则
满二进一,即当某一位达到2时,向高位进1,本位归零。例如:
- 1 + 1 = 10(二进制)。
二、数制转换
二进制转十进制
采用位权展开法,从右向左依次乘以2的幂次方。例如:
- $1011_2 = 1×2^3 + 0×2^2 + 1×2^1 + 1×2^0 = 8 + 0 + 2 + 1 = 11_{10}$。
十进制转二进制
通过“除二取余”法,将十进制数不断除以2,记录余数并倒序排列。例如:
- 13 ÷ 2 得余数序列 1, 1, 1, 0,倒序后为 $1011_2$。
三、应用与特点
计算机存储基础
计算机以二进制形式存储数据,1表示“开/高电平”,0表示“关/低电平”。
运算规则
二进制加法需注意进位规则(逢二进一),减法采用补码运算。
扩展性
可表示更大范围数值,且运算效率高于十进制,适合逻辑运算和数据处理。
四、示例对比
| 十进制 | 二进制 |
|--------|--------|
| 0 | 0000 |
| 1 | 0001 |
| 2 | 0010 |
| 3 | 0011 |
| 4 | 0100 |
| 5 | 0101 |
| 10 | 1010 |
| 11 | 1011 |
通过以上规则和转换方法,二进制能够高效地表示数值,并为计算机运算提供基础支持。