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二进制是一种数制,其核心特点和含义如下:
一、基本定义
二进制是一种以2为基数的数制,仅使用两个数码 0和 1来表示数值。例如:
十进制数5对应的二进制是 0101;
十进制数7对应的二进制是 0111。
二、进位规则
逢二进一:当某一位的值达到2时,向高位进1,本位归零。例如,二进制数101(十进制5)加1后变为110(十进制6)。
借位规则:当某一位需要减2时,向高位借1(即“借一当二”),本位加2。例如,二进制数100减1后变为011(十进制3)。
三、应用与特点
当前计算机系统(包括硬件和软件)均基于二进制。计算机通过电子开关(如晶体管)的导通与断开来表示0和1,这种物理实现方式简单且稳定。
数制转换
- 十进制转二进制:
通过不断除以2取余数,将余数逆序排列。例如,将23.375转二进制为10111.011。
- 二进制转十进制:按位权展开求和。例如,二进制1101对应的十进制为$1×2^3 + 1×2^2 + 0×2^1 + 1×2^0 = 13$。
其他应用场景
二进制还广泛应用于通信、编码、加密等领域,例如ASCII码、MAC地址等。
四、历史背景
二进制由18世纪德国数学家莱布尼茨提出,最初是为了解决机械计算中的简化问题。随着电子计算机的发展,二进制成为计算机内部运算的最优选择。
综上,二进制通过0和1的简单组合,实现了高效的信息处理和存储,是现代数字技术的核心基础。