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浮点数的二进制表示采用 科学计数法形式,由 符号位、 阶码和 尾数三部分组成,具体规则如下:
一、整体结构
浮点数以二进制形式表示为:
$$
(-1)^{s} times 1.M times 2^{e}
$$
其中:
$s$:符号位(1位),0表示正数,1表示负数;
$M$:尾数(有效数字部分);
$e$:阶码(指数部分)。
二、各部分说明
用0表示正数,1表示负数。例如,+3.14表示为`0 11.0011`,-3.14表示为`1 11.0011`。
阶码(e)
表示2的指数,采用 偏移表示法。单精度浮点数(32位)的阶码占8位,双精度浮点数(64位)占11位。实际存储时,阶码值需加上偏移量(如单精度为127,双精度为1023)。
尾数(M)
表示小数部分,包含有效数字和隐含的1。例如,3.14表示为`1.10011 x 2^1`,尾数部分为`10011`。单精度尾数占23位,双精度占52位。
三、示例解析
以单精度浮点数`100.011`为例:
转换为科学计数法:
$1.00011 times 2^6$
- 符号位:0(正数)
- 阶码:$6 + 127 = 133$(二进制为`10000101`)
- 尾数:`10011`(二进制)
- 最终表示为:`0 10000101.10011`(小数点隐含在1之后)
四、注意事项
精度限制:浮点数无法精确表示所有十进制数,例如0.1在二进制中为无限循环小数。
转换工具:可通过编程语言(如Python)或在线工具进行进制转换。
通过上述结构,浮点数能在计算机中高效存储和运算,但需注意其精度局限性。