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存储二进制数是计算机科学的基础,以下是常见的存储方法和技术:
一、二进制存储基础
计算机通过磁盘、内存等硬件设备以0和1表示数据。磁盘通过磁性材料的磁极状态(磁通方向)表示0/1,内存则通过晶体管的导通状态实现。
数据表示形式
- 补码表示:
计算机以补码形式存储有符号整数,正数的补码与原码、反码相同,负数的补码是反码加1。
- 位级存储:二进制数据按位存储,每8位构成一个字节(如十进制数41715对应的二进制为`10100010 11110011`)。
二、编程语言中的二进制存储方法
使用循环和取模运算将十进制数转换为二进制,并存储到字符数组中(利用`char`类型占1字节)。
```c
include
void decimalToBinary(int num, char *binaryStr) {
for (int i = 7; i >
= 0; i--) {
binaryStr[i] = (num % 2) + '0';
num /= 2;
}
binaryStr = '0'; // 添加字符串结束符
}
int main() {
int num = 41715;
char binary = {0};
decimalToBinary(num, binary);
printf("Binary: %sn", binary); // 输出: 1010001011110011
return 0;
}
```
指针与内存操作
通过指针跳过数据类型大小(如4字节)访问内存,可验证小端存储顺序。例如,整数`n=9`(二进制`00000000 00000000 00000000 00001001`)在小端系统中的内存布局为`02000000`(十六进制)。
三、高效存储技术
序列化与反序列化
使用`marshal`库(Python)或数据库(如LiteDB)进行二进制数据的序列化存储。例如,将字典存储为二进制文件:
```python
import marshal
data = {'name': 'Tom', 'age': 30}
with open('data.dat', 'wb') as f:
marshal.dump(data, f)
loaded_data = marshal.load(f)
print(loaded_data) 输出: {'name': 'Tom', 'age': 30}
```
数据库存储
使用数据库管理系统(如SQLite、LiteDB)存储二进制数据。例如,定义文件存储模型:
```csharp
public class Filedocument {
public ObjectId Id { get; set; }
public string FileName { get; set; }
public byte[] FileContent { get; set; }
public long Size { get; set; }
public DateTime UploadDate { get; set; }
}
```
通过二进制字段存储文件内容,支持高效读写。
四、注意事项
数据类型选择:
使用`char`、`byte`等类型存储固定长度二进制数据,避免类型转换错误。
存储格式:对于复杂数据结构,建议使用序列化工具或数据库进行存储,而非手动管理二进制数据。
通过以上方法,可灵活实现二进制数据的存储需求。