深入理解计算机系统-第二章-信息的表示和处理-2.2

  1. 进制的介绍

在讲进制之前,我们先看一下数制的定义:用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法称为数制。

而数制有进位计数制与非进位计数制之分。非进位计数制的数码表示的数值大小与它在数中的位置无关,这里我们不作过多的介绍。

进位计数制的数码所表示的数值大小则与它在数中所处的位置有关,常见的有二进制、十进制、十六进制,我们这里也只介绍这三种进制的转换。

进位计数制的要素:

①、数码:用来表示进制数的元素。比如二进制数的数码为:0,1。十进制数的数码为:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9。十六进制数的数码为:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F

②、基数:数码的个数。比如二进制数的基数为2。十进制数的基数为10。十六进制数的基数为 16.

③、位权:数制中每一固定位置对应的单位值称为位权。例如十进制第2位的位权为10,第3位的位权为100;而二进制第2位的位权为2,第3位的位权为4,对于 N进制数,整数部分第 i位的位权为N(i-1),而小数部分第j位的位权为N-j。

那么我们可以说:每个数码所表示的数值=该数码值 * 所处位置的位权。上面的内容概括起来可以看一下下面这张图:
在这里插入图片描述  比如十进制数:(123.45)10=1×102+2×101+3×100+4×10-1+5×10-2

二进制数:(1010)2 =l× 23+0 × 22+l× 21+0 × 20=(10)10

十六进制数:(BAD)16 =11× 162+10×161+13×160=(2989)10
  
2. 二进制转换为其他进制
①、二进制(Binary)——>十进制(Decimal)

诀窍:以小数点为界,整数位从最后一 位(从右向左)开始算,依次列为第0、1、2、3………n,然后将第n位的数(0或1)乘以2的n-1次方,然后相加即可得到整数位的十进制数;小数位则 从左向右开始算,依次列为第1、2、3………n,然后将第n位的数(0或1)乘以2的-n次方,然后相加即可得到小数位的十进制数(按权相加法)。

例子:将二进制数(10.10101)2转化为十进制数。

(10.10101)2=(1x21+0x20+1x2-1+0x2-2+1x2-3+0x2-4+1x2-5)10=(2+0+0.5+0+0.125+0+0.03125)10=(2.65625)10

②、二进制(Binary)——>十六进制(Hex)

诀窍:因为每四位二进制数对应一位十六进制数,所以,以小数点为界,整数位则将二进制数从右向左每4位一隔开,不足4位的在左边用0填补即可;小数位则将二进制数从左向右每4位一隔开,不足4位的在右边用0填补即可。

例子:将二进制数(10.10101)2转化为十六进制数。

(10.10101)2=(0010.1010 1000)2=(2.A8)16

  1. 十进制转换为其他进制
    ①、十进制(Decimal)——>二进制(Binary)

诀窍:以小数点为界,整数部分除以2,然后取每次得到的商和余数,用商继续和2相除,直到商小于2。然后把第一次得到的余数作为二进制的个位,第二次得到的余数作为二进制的十位,依次类推,最后一次得到的小于2的商作为二进制的最高位,这样由商+余数组成的数字就是转换后二进制的值(整数部分用除2取余法);小数部分则先乘2,然后获得运算结果的整数部分,将结果中的小数部分再次乘2,直到小数部分为零。然后把第一次得到的整数部分作为二进制小数的最高位,后续的整数部分依次作为低位,这样由各整数部分组成的数字就是转化后二进制小数的值(小数部分用乘2取整法)。

需要说明的是,有些十进制小数无法准确的用二进制进行表达,所以转换时符合一定的精度即可,这也是为什么计算机的浮点数运算不准确的原因。

例子1:将十进制数(93)10转换成二进制数。

93/2=46……….1

46/2=23……….0

23/2=11……….1

11/2=5…………1

5/2=2……………1

2/2=1……………0

(93)10=(1011101)2

例子2:将十进制数(0.3125)10转换成二进制数。

0.3125x2 = 0 . 625

0.625x2 = 1 .25

0.25x2 = 0 .5

0.5x2 = 1 .0

(0.3125)10=(0.0101)2

②、十进制(Decimal)——>十六进制(Hex)

诀窍:方法同十进制转化成二进制类似。以小数点为界,整数部分除以16,然后取每次得到的商和余数,用商继续和16相除,直到商小于16。然后把第一次得到的余数作为十六进制的个位,第二次得到的余数作为十六进制的十位,依次类推,最后一次得到的小于16的商作为十六进制的最高位,这样由商+余数组成的数字就是转换后十六进制的值(整数部分用除16取余法); 小数部分则先乘16,然后获得运算结果的整数部分,将结果中的小数部分再次乘16,直到小数部分为零。然后把第一次得到的整数部分作为十六进制小数的最高位,后续的整数部分依次作为低位,这样由各整数部分组成的数字就是转化后十六进制小数的值(小数部分用乘16取整法)。

例子1:将十进制数(93)10转换成十六进制数。

93/16=5…………13(D)

(93)10=(5D)16

例子2: 将十进制数(0.3125)10转换成十六进制数。

0.3125x16 = 5 .0

(0.3125)10=(0.5)16

  1. 十六进制转换为其他进制
    ①、十六进制(Hex)——>二进制(Binary)

诀窍:十六进制转换成二进制与二进制转换成十六进制相反。每一位十六进制数对应四位二进制数

例子1:将十六进制数(A7)16转换成二进制数。

(A7)16=(A 7)16=(1010 0111)2=(10100111)2

例子2:将十六进制数(0.D4)16转换成二进制数。

(0.D4)16=(0. D 4)16=(0. 1101 0100)2=(0.110101)2

②、十六进制(Hex)——>十进制(Decimal)

诀窍:方法同二进制转换成十进制类似。以 小数点为界,整数位从最后一位(从右向左)开始算,依次列为第0、1、2、3………n,然后将第n位的数(0-9,A-F)乘以16的n-1次方,然后相 加即可得到整数位的十进制数;小数位则从左向右开始算,依次列为第1、2、3………n,然后将第n位的数(0-9,A-F)乘以16的-n次方,然后相 加即可得到小数位的十进制数(按权相加法)。

例子1:将十六进制数(A7)16转换成十进制数。

(A7)16=(10x161+7x160)10=(160+7)10=(167)10

例子2:将十六进制数(0.D4)16转换成十进制数。

(0.D4)16=(0+13x16-1+4x16-2)10=(0+0.8125+0.015625)10=(0.828125)10

  1. 总结
    ①. 其他进制转十进制:将二进制数、十六进制数的各位数字分别乘以各自基数的(N-1)次方,其相加之和便是相应的十进制数,这是按权相加法。

②. 十进制转其他进制:整数部分用除基取余法,小数部分用乘基取整法,然后将整数与小数部分拼接成一个数作为转换的最后结果。

③. 二进制转十六进制:从小数点位置开始,整数部分向左,小数部分向右,每四位二进制为一组用一位十六进制的数字来表示,不足四位的用0补足。

④. 十六进制转二进制:每一位十六进制对应每四位二进制,不足用0补足。

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