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浮点数的二进制表示是计算机以二进制形式存储和运算浮点数的方法,采用科学计数法结构。具体规则如下:
浮点数由三部分组成:
- 符号位:
1位,0表示正数,1表示负数;
- 指数位:8位(单精度)或11位(双精度),表示2的幂次,范围为-127到127(单精度)或-1023到1023(双精度);
- 尾数位:23位(单精度)或52位(双精度),表示小数部分。
浮点数遵循 ( a times 2^e ) 的形式,其中 ( a ) 的范围为1到10(实际存储时省略1,仅保存小数部分),( e ) 为指数。例如,10.5转换为二进制浮点数时,( a = 1.01001 ),( e = 3 ),最终表示为 ( 1.01001 times 2^3 )。
转换规则
- 十进制转二进制:
先转换为二进制科学计数法,再按位分配到符号、指数、尾数部分。例如,-12.5转换为二进制浮点数时,符号位为1,指数为-3(10000101),尾数为11001000000000000000000;
- 二进制转十进制:按 ( (-1)^s times 1.m times 2^{e-127} ) 计算,其中 ( s ) 为符号位,( e ) 为指数,( m ) 为尾数。
应用与标准
C/C++等编程语言遵循IEEE 754标准,定义了单精度(32位)和双精度(64位)浮点数的具体格式。