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二进制转换是计算机科学中的基础操作,涉及将数值从十进制、八进制、十六进制等常用进制转换为二进制,或反之。以下是具体说明:
一、二进制的基本概念
二进制是一种由0和1组成的数字系统,采用位权制表示法。其位权从右至左依次为$2^0, 2^1, 2^2, dots$。例如:
二进制数$1011$表示$1×2^3 + 0×2^2 + 1×2^1 + 1×2^0 = 11$(十进制)。
二、常见转换方法
- 方法:
不断除以2,记录余数,将余数倒序排列。例如将75转换为二进制:
$$
75 ÷ 2 = 37 text{余}1
37 ÷ 2 = 18 text{余}1
18 ÷ 2 = 9 text{余}0
9 ÷ 2 = 4 text{余}1
4 ÷ 2 = 2 text{余}0
2 ÷ 2 = 1 text{余}0
1 ÷ 2 = 0 text{余}1
$$
倒序排列余数得到$1001011$。
- 将二进制数按位权展开求和。例如$1101.101$:
$$
1×2^3 + 1×2^2 + 0×2^1 + 1×2^0 + 1×2^{-1} + 0×2^{-2} + 1×2^{-3} = 13.625 text{(十进制)}
$$。
二进制转十六进制
- 每4位二进制对应1位十六进制。例如$10101011$:
$$
1010 rightarrow A
1011 rightarrow B
text{结果为} AB text{(十六进制)}
$$。
三、转换的应用场景
计算机内部:
所有数据以二进制存储和运算,需频繁进行进制转换。
人类友好显示:十六进制常用于表示内存地址或颜色代码,八进制用于部分嵌入式系统。
四、注意事项
负数转换:需采用补码表示法。
小数转换:采用"乘2取整"法。例如将0.625转换为二进制:
$$
0.625×2=1.25 rightarrow 1
0.25×2=0.5 rightarrow 0
0.5×2=1.0 rightarrow 1
text{结果为} 1.011 text{(二进制)}
$$。
通过掌握这些方法,可高效进行不同进制间的转换,满足编程和计算机应用需求。