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二进制数转化为原数的方法需根据数的正负及位数进行不同处理,具体步骤如下:
一、正数转换(无符号数)
从右向左依次用2的幂次方乘以对应位上的数字,然后将结果相加。例如将二进制数 `1011` 转换为十进制:
$$1 times 2^3 + 0 times 2^2 + 1 times 2^1 + 1 times 2^0 = 8 + 0 + 2 + 1 = 11$$
对应表:
| 二进制 | 十进制 |
|--------|--------|
| 0001 | 1 |
| 0010 | 2 |
| 0011 | 3 |
| 0100 | 4 |
| 0101 | 5 |
| 0110 | 6 |
| 0111 | 7 |
| 1000 | 8 |
| 1001 | 9 |
| 1010 | 10 |
| 1011 | 11 |
按位分组法(适用于大数)
将二进制数每4位分为一组,从右向左依次转换为八进制,再组合成十进制。例如将 `1101010111110001011` 转换:
- `1101` → 13(八进制)
- `0101` → 5(八进制)
- `0111` → 7(八进制)
- `0001` → 1(八进制)
组合成十进制:
$$13 times 8^3 + 5 times 8^2 + 7 times 8^1 + 1 times 8^0 = 8192 + 320 + 56 + 1 = 8569$$
对应表:
| 八进制 | 二进制 |
|--------|--------|
| 0001 | 1 |
| 0010 | 2 |
| 0011 | 3 |
| 0100 | 4 |
| 0101 | 5 |
| 0110 | 6 |
| 0111 | 7 |
| 1000 | 8 |
| 1001 | 9 |
| 1010 | 10 |
| 1011 | 11 |
二、负数转换(有符号数)
补码表示法
- 求反码:
符号位不变,其余位取反。例如 `-88` 的反码为 `1010 0111`
- 加1:反码加1得到补码。例如 `-88` 的补码为 `1010 0111 + 1 = 1010 0111`(溢出处理需注意)
- 原码与补码关系:补码的0只有一种表示(全0),而原码存在“正0”和“负0”两种形式
对于小范围的负数,可直接通过补码反推原码。例如补码 `1101` 对应原码为 `1011`(即十进制的 -13)
三、注意事项
符号位处理:
最高位为符号位,0表示正数,1表示负数
溢出处理:补码加法可能产生溢出,需根据具体应用场景处理
工具辅助:可使用Mathtool等工具快速完成转换
通过以上方法,可灵活实现二进制数与原数的转换。