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二进制数的表示方法主要基于数制规则和计算机编码体系,具体如下:
一、基本数制规则
符号与基数
二进制仅使用0和1两个数字,基数为2,遵循“逢二进一”的进位规则。
位权与展开方式
从右往左数,第n位表示2^(n-1)的数值。例如:
- 10110011(二进制)= 1×2^7 + 0×2^6 + 1×2^5 + 1×2^4 + 0×2^3 + 0×2^2 + 1×2^1 + 1×2^0 = 165(十进制)。
二、计算机中的二进制表示
存储与编码
- 计算机以二进制存储数据,1位表示0或1,8位构成1字节(如10110011表示D4)。
- 字符编码:
- 十进制0-9对应二进制00000000-00000009;
- 大写字母A-Z对应二进制01000000-01001001(如A=41H)。
有符号数表示
- 原码:符号位+数值位(如+1为00000001);
- 反码:符号位不变,数值位取反(如-1为10000000);
- 补码:反码+1(如-1为11111111)。
三、数制转换规则
二进制转十进制
将二进制数按位权展开求和,例如:
(10101101)₂ = 1×2^7 + 0×2^6 + 1×2^5 + 0×2^4 + 1×2^3 + 1×2^2 + 0×2^1 + 1×2^0 = 165(十进制)。
十进制转二进制
通过不断除以2取余数,例如:
10 ÷ 2 = 5...0 → 0
5 ÷ 2 = 2...1 → 1
2 ÷ 2 = 1...0 → 0
1 ÷ 2 = 0...1 → 1
结果为1010(二进制)。
四、应用场景
二进制广泛应用于计算机系统、通信、数据存储等领域,因其运算简单(如加法仅3种规则)且适合逻辑处理。