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二进制表示法是一种基于2的数制系统,使用0和1两个数码表示数值。以下是关于二进制表示的详细说明:
一、基本概念
二进制的基数为2,采用“逢二进一”的进位规则。例如,二进制数1011表示十进制数:
$$1 times 2^3 + 0 times 2^2 + 1 times 2^1 + 1 times 2^0 = 8 + 0 + 2 + 1 = 11$$
数位与权重
二进制数从右向左的权重依次为:
$$2^0, 2^1, 2^2, 2^3, dots$$
例如,二进制数1011的权重展开为:
$$1 times 2^3 + 0 times 2^2 + 1 times 2^1 + 1 times 2^0$$
二、数制转换方法
十进制转二进制
- 除以2取余法:
将十进制数不断除以2,记录余数,余数从右到左排列。例如将23.375转二进制:
$$23 div 2 = 11 text{余}1$$
$$11 div 2 = 5 text{余}1$$
$$5 div 2 = 2 text{余}1$$
$$2 div 2 = 1 text{余}0$$
$$1 div 2 = 0 text{余}1$$
结果为: 10111.01(小数部分0.375×2=0.75取整0,0.75×2=1.5取整1,依此类推)
将二进制数按权展开求和。例如二进制1011:
$$1 times 2^3 + 0 times 2^2 + 1 times 2^1 + 1 times 2^0 = 11_{10}$$
三、应用与表示形式
计算机存储
计算机以二进制形式存储数据,1位表示0或1,1字节=8位。例如,十进制数255转换为二进制为 11111111。
数制表示符号
- 后缀表示:
二进制用 B或 0b标识,如$(1010)_2$;八进制用 O或 0o标识(如$(123)_8$);十进制用 D标识(如$(100)_{10}$)。
- 下标表示:直接在数字后标注基数,如$(10101101)_2$。
扩展应用
二进制可表示更大数值(如十六进制简化大数表示)。例如十六进制数 1A3F等于十进制数 6719,转换为二进制为 1101000111111。
四、示例总结
| 十进制 | 二进制 | 八进制 | 十六进制 |
|--------|--------|--------|----------|
| 0 | 0000 | 0 | 0|
| 1 | 0001 | 1 | 1|
| 23 | 10111 | 27 | 17 |
| 255| 11111111| 377| FF |
通过以上方法,可灵活实现不同数制间的转换,满足计算机存储与人类阅读的需求。