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二进制乘法通过按位相乘和位移加法实现,其核心步骤如下:
一、基本规则
- 仅当乘数某位为1时,对应被乘数位才参与乘积计算;若为0则结果为0。 - 例如:`1011 × 1010`,仅`1011`的最低位`1`与`1010`相乘,其他位均为0。
二、计算步骤
逐位相乘
- 从乘数最低位开始,与被乘数每一位相乘,结果按位对齐。 - 例如:计算`1101 × 1011`时,
- `1101`最低位`1 × 1011 = 1011`(结果为`1011`);
- `1101`左移一位`10110 × 1011 = 1100110`(结果为`1100110`);
- 依次类推,最终将所有部分积相加。
三、位移与累加
位移操作
- 每次乘数左移一位(相当于乘以2),对应部分积向左移动相同位数。 - 例如:`1101 × 1011`中,`1101`左移1位后与`1011`相乘,结果左移1位。
部分积相加
- 将所有部分积按位对齐后相加,得到最终结果。 - 例如:`1010100`(即`1101 × 1010`的结果)。
四、示例
具体示例
- 计算`1110 × 0110`:
- `1110`最低位`0 × 0110 = 0000`;
- `1110`左移1位`11100 × 0110 = 1100000`;
- `1110`左移2位`111000 × 0110 = 10010000`;
- `1110`左移3位`1110000 × 0110 = 00000000`;
- 相加得`1010100`。
五、计算机实现
底层实现
- 计算机通过位移和加法实现乘法,将乘法转化为重复加法或部分积累加,效率较高。
总结:
二进制乘法通过逐位相乘、位移对齐和累加实现,规则简单且与十进制乘法逻辑一致,是计算机底层运算的基础。