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带符号二进制数在计算机中的表示形式需要考虑数值的正负性。根据不同的编码方式,带符号二进制数主要有以下两种常见形式:
一、原码(True Form)
- 正数:01010101(表示+101)
- 负数:11010101(表示-101)
直观易懂,符号位与数值位分开。
存在“+0”和“-0”的区别,且负数运算复杂度较高。
二、补码(Two's Complement)
补码是计算机中最常用的带符号编码方式。对于n位二进制数:
- 正数:符号位为0,其余位与绝对值相同(如+101表示为01010101)
- 负数:符号位为1,其余位为绝对值的二进制反码加1(如-101表示为10101011)
- 消除了“+0”和“-0”的区别
- 仅需要加法运算即可实现减法(如减法可转换为加法:`A - B = A + (-B)`)
- 支持无符号数扩展(如8位补码可表示-128到+127)
缺点:
符号位参与运算可能增加出错概率
三、其他编码方式
反码:负数的二进制反码(符号位不变,其余位取反),但需额外加1。反码存在“+0”和“-0”的区别,且运算复杂度较高。
移码:常用于浮点数表示,通过偏移量简化运算,但与带符号整数无关。
总结
在现代计算机系统中, 补码因其简洁性和运算效率,成为带符号二进制数的主流表示方式。而原码和反码因运算复杂度较高,实际应用中已较少使用。