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二进制计算的基本规则和手指计数法如下:
一、二进制基础
二进制是一种数制,仅使用0和1两个数字,基数为2。其进位规则是“逢二进一”,例如:
- 0 + 1 = 1
- 1 + 1 = 10(二进制)
位权与表示
二进制数从右到左的位权依次为:
$$2^0, 2^1, 2^2, 2^3, dots$$
例如,十进制数2345在二进制中为1010110111,计算过程为:
$$2345 = 1 times 2^9 + 0 times 2^8 + 1 times 2^7 + dots + 1 times 2^1 + 1 times 2^0$$
二、用手指表示二进制
基本方法
- 右手表示法:
- 食指表示$2^0$(1),中指表示$2^1$(2),无名指表示$2^2$(4),小指表示$2^3$(8)
- 例如,数字5(101)可表示为:
- 食指(1)+ 中指(2)+ 小指(8)= 1101
- 左手表示法:
- 左手四指表示$2^3$(8)到$2^0$(1),每四数位进位一次。例如:
- 0001(1)→ 0010(2)→ 0011(3)→ 0100(4)→ 1000(8)
通过组合手指状态,可表示0-15的数值(如13:0111),每增加4个数位进位一次。例如:
- 0001(1)→ 0010(2)→ 0011(3)→ 0100(4)→ 0101(5)→ 0110(6)→ 0111(7)→ 1000(8)
三、二进制计算规则
加法:
- 0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10(进位)
- 示例:1010(10)+ 1011(11)= 10100(100)
- 0-0=0,1-0=1,1-1=0,借位规则为“借一当二”
- 示例:1010(10)- 0101(5)= 0101(5)
- 乘法:0×0=0,1×0=0,1×1=1
- 除法:0÷1=0,1÷1=1,0÷0无意义
四、注意事项
二进制与十进制转换可通过位运算实现,例如:
十进制数13转为二进制:13 ÷ 2 得余数序列1,1,0,1 → 1101
二进制在计算机中对应逻辑电路的“开/关”状态,简化了硬件设计
通过以上方法,可快速掌握二进制的计算与表示。