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二进制是一种以2为基数的数制系统,主要用于计算机科学和信息技术领域。以下是其核心要点:
一、基本定义
仅使用两个数字:0和1,通过不同组合表示数值。
进位规则
满二进一(即2的幂次方进位),例如:
- 1 + 1 = 10(二进制)
- 10 + 1 = 11(二进制)
- 11 + 1 = 100(二进制)。
二、与十进制的转换
十进制转二进制
采用“除2取余,逆序排列”法。例如将23.375转二进制:
- 整数部分:23 ÷ 2 得余数序列1,1,1,0,1 → 10111
- 小数部分:0.375 × 2 得序列0,0,1 → 0.011
- 组合结果:10111.011(二进制)。
二进制转十进制
按位权展开求和,例如(1101)₂ = 1×2³ + 1×2² + 0×2¹ + 1×2⁰ = 13(十进制)。
三、应用与特点
计算机存储与运算
计算机硬件通过逻辑门实现0和1的开关状态,二进制便于实现高速运算和逻辑判断。
扩展性
二进制可轻松扩展到更高基数(如八进制16进制),便于人类阅读和计算机处理。
其他进制
除二进制外,还有八进制(逢八进一)、十进制(逢十进一)等,但二进制因与计算机硬件的高度契合,成为计算机领域的核心数制。
四、运算规则
加法:
0+0=0,1+1=10(进位)
减法:0-0=0,1-1=0,0-1=1(借位)
乘法与除法:需逐位计算,例如2×3=6(二进制为110)。
二进制作为计算机的语言,其简洁性和高效性是现代数字系统的基础。理解二进制有助于掌握计算机原理及编程基础。