負數的二進制表示

 

負數的二進制表示方法

我們已經知道計算機中,所有數據最終都是使用二進制數表達。

我們也已經學會如何將一個10進制數如何轉換爲二進制數以及如何將如何將一個16進制數如何轉換爲二進制數,詳見下圖。

不過,我們仍然沒有學習一個負數如何用二進制表達。

 

比如,假設有一 int 類型的數,值爲5,那麼,我們知道它在計算機中表示爲:

00000000 00000000 00000000 00000101

5轉換成二制是101,不過int類型的數佔用4字節(32位),所以前面填了一堆0。

現在想知道,-5在計算機中如何表示?

 

在計算機中,負數以其正值的補碼形式表達

什麼叫補碼呢?這得從原碼,反碼說起。

 

原碼:一個整數,按照絕對值大小轉換成的二進制數,稱爲原碼。

比如 00000000 00000000 00000000 00000101 是 5的 原碼。

 

反碼:將二進制數按位取反,所得的新二進制數稱爲原二進制數的反碼。

取反操作指:原爲1,得0;原爲0,得1。(1變0; 0變1)

比如:將00000000 00000000 00000000 00000101每一位取反,得11111111 11111111 11111111 11111010。

稱:11111111 11111111 11111111 11111010 是 00000000 00000000 00000000 00000101 的反碼。

反碼是相互的,所以也可稱:

11111111 11111111 11111111 11111010 和 00000000 00000000 00000000 00000101 互爲反碼。

 

補碼:反碼加1稱爲補碼。

也就是說,要得到一個數的補碼,先得到反碼,然後將反碼加上1,所得數稱爲補碼。

比如:00000000 00000000 00000000 00000101 的反碼是:11111111 11111111 11111111 11111010。

那麼,補碼爲:

11111111 11111111 11111111 11111010 + 1 = 11111111 11111111 11111111 11111011

 

所以,-5 在計算機中表達爲:11111111 11111111 11111111 11111011。轉換爲十六進制:0xFFFFFFFB。

 

再舉一例,我們來看整數-1在計算機中如何表示。

假設這也是一個int類型,那麼:

 

1、先取1的原碼:00000000 00000000 00000000 00000001

2、得反碼:     11111111 11111111 11111111 11111110

3、得補碼:     11111111 11111111 11111111 11111111

 

可見,-1在計算機裏用二進制表達就是全1。16進製爲:0xFFFFFF。

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