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二进制中的模(Modulus)指计算机中数值表示的循环范围,用于描述数值运算的周期性特性。具体解释如下:
模是计量系统的计数范围,当数值超出该范围后会回到原点,形成循环。例如,模5表示数值在0-4之间循环,超过4后重新从0开始。
计算机中的体现
- 整数模数:
对于n位二进制数(含符号位),其模值为2ⁿ。例如8位二进制数可表示00000000到11111111,模数为2⁸=256。 - 有符号数与无符号数:有符号数通过补码表示,最高位为符号位(0表示正数,1表示负数),模数仍为2ⁿ;无符号数直接按二进制值转换,模数同样为2ⁿ。
运算转换
在同模下,减法可转换为加法(如a - b ≡ a + (模 - b) (mod 模))。例如模5下,-1 ≡ 4(因为-1 + 5 = 4)。
应用场景
模运算广泛应用于计算机底层,如循环队列、密码学、数据压缩等领域,用于处理溢出和简化计算。