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二进制转换为十进制时,正负数的处理方式有所不同,具体规则如下:
一、正数(无符号数)
从右往左,每一位对应的权值是2的幂次方,即$2^0, 2^1, 2^2, dots$。将每一位上的二进制数乘以对应的权值,然后相加即可。 例如:
- 二进制数$1011$转换为十进制:
$$1 times 2^3 + 0 times 2^2 + 1 times 2^1 + 1 times 2^0 = 8 + 0 + 2 + 1 = 11$$
符号位为0
最高位(最左边的位)为0时,表示正数,直接按上述方法计算即可。
二、负数(有符号数)
补码表示法
- 求反加1:
先对除符号位外的所有位取反(0变1,1变0),然后加1,得到该负数的绝对值的二进制表示(即补码)。
- 转换为十进制:将补码按权展开相加,结果即为负数的十进制值。 例如:
- 二进制数$10000000$(8位):
- 符号位为1,表示负数;
- 取反后为$01111111$,加1后为$10000000$;
- 对应十进制为$128$,因此$10000000$表示$-128$。
- 原码:
直接用第一位表示符号(0为正,1为负),其余位表示数值。 - 反码:符号位不变,其余位取反。 - 补码:反码加1。 *注意:计算机内部存储时统一使用补码表示负数,需通过补码进行计算。
三、示例总结
| 二进制数 | 类型 | 转换方法 | 十进制结果 |
|----------------|----------|--------------------------------------------------------------------------|------------|
| 01111110B | 正数 | $1 times 2^6 + 1 times 2^5 + 1 times 2^4 + 1 times 2^2 + 1 times 2^0 = 127$ | 127|
| 10000000B | 负数 | 补码:$10000000$(取反$01111111$后加1)→ $-128$ | -128 |
| 1101B | 负数 | 补码:$1010$(取反$101$后加1)→ $-3$ | -3 |
| 00100000B | 正数 | $1 times 2^5 = 32$ | 32 |
四、注意事项
位数固定:负数通常用固定位数表示(如8位),不足时需补零。
符号位处理:计算时忽略符号位,符号位仅在最终结果中添加负号。
通过以上方法,可正确将二进制数转换为十进制数,并区分正负数。