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二进制是一种以2为基数的数制系统,主要用于计算机科学和数字电路中。以下是其核心概念的详细解释:
一、基本定义
符号组成
二进制仅使用两个数字:0和1,分别表示“零”和“一”。
进位规则
采用“逢二进一”的规则。例如:
- 1 + 1 = 10(二进制)
- 10 + 1 = 11
- 100 + 1 = 101(相当于十进制的5 + 1 = 6)。
二、与十进制的对比
| 进制 | 符号 | 基数 | 进位规则 | 示例 |
|------|------|------|----------|------|
| 十进制 | 0-9 | 10 | 逢十进一 | 1246(一千二百四十六) |
| 二进制 | 0-1 | 2| 逢二进一 | 1001(九) |
三、应用与特性
计算机系统
现代计算机采用二进制作为基础运算系统,因为其物理实现简单(如逻辑门电路)且便于实现“与、或、非”等基本逻辑运算。
其他应用
- 数字通信、存储设备(如硬盘);
- 早期计算工具(如算盘)的扩展表示。
特性
- 任意整数均可表示(如十进制3对应二进制11);
- 每位可表示2种状态(0或1),8位可表示256种组合(1字节)。
四、扩展说明
二进制与十进制之间的转换可通过“按权展开”实现。例如:
十进制数23.375转换为二进制:
$$23.375 = 10111.011_2$$
(整数部分:23 ÷ 2 得余数序列;小数部分:0.375 × 2 得整数序列)。
综上,二进制是计算机领域的核心数制,其简洁性和高效性使其成为现代数字技术的基石。