day 02 原碼 反碼 補碼詳解

2021-08-17 22:38:44 字數 2410 閱讀 1343

在學習原碼,反碼和補碼之前,需要先了解機器數和真值的概念。

計算機中乙個數的二進位制表示形式,叫做這個數的機器數。機器數是帶符號的,最高位存放符號,正數為0,負數為1。

因為第一位是符號位,所以機器數的形式值就不等於真正的數值。

機器數考慮符號的真值(最高位視為符號)

不考慮符號真值(最高位不視為符號)

0000 0001

+000 0001 = +1

0000 0001 = 1

1000 0001

–000 0001 = –1

1000 0001 = 128

原碼就是符號位加上真值的絕對值, 即用第一位表示符號, 其餘位表示值。 比如如果是8位二進位制:

[+1]原 = 0000 0001

[-1]原 = 1000 0001

第一位是符號位。 因為第一位是符號位, 所以8位二進位制數的取值範圍就是:

[1111 1111 , 0111 1111]=>[-127 , 127]<= byte型別的取值範圍
2. 反碼

反碼表示規則:

正數的反碼是其本身

負數的反碼是在其原碼的基礎上, 符號位不變,其餘各個位取反。

[+1] = [00000001]原 = [00000001]反

[-1] = [10000001]原 = [11111110]反

補碼的表示:

正數的補碼就是其本身

負數的補碼是在其原碼的基礎上, 符號位不變, 其餘各位取反,最後+(即在反碼的基礎上+1)

[+1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [00000001]補

[-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]補

對於負數, 補碼表示方式也是人腦無法直**出其數值的。 通常也需要轉換成原碼在計算其數值。

計算十進位制加減法:1-1=0

1 - 1 = 1 + (-1) = [00000001]原 + [10000001]原 = [10000010]原 = -2
如果用原碼表示, 符號位也參與計算, 對於減法來說是不正確的。為了解決原碼做減法的問題,出現了反碼:

計算十進位制的表示式: 1-1=0

1 - 1 = 1 + (-1) = [0000 0001]原 + [1000 0001]原= [0000 0001]反 + [1111 1110]反 = 

[1111 1111]反 = [1000 0000]原 = -0

但是符號問題仍然沒有解決,於是補碼的出現, 解決了0的符號以及兩個編碼的問題:

1-1 = 1 + (-1) = [0000 0001]原 + [1000 0001]原 = [0000 0001]補 + [1111 1111]補 = 

[0000 0000]補=[0000 0000]原

這樣0用[0000 0000]表示,無符號問題。而且可以用[1000 0000]表示-128:

(-1) + (-127) = [1000 0001]原 + [1111 1111]原 = [1111 1111]補 + [1000 0001]補 = [1000 0000]補
-1-127的結果應該是-128,在用補碼運算的結果中, [1000 0000]補 就是-128。 但是注意因為實際上是使用以前的-0的補碼來表示-128, 所以-128並沒有原碼和反碼表示。(對-128的補碼表示[1000 0000]補算出來的原碼是[0000 0000]原, 這是不正確的)

使用補碼, 不僅僅修復了0的符號以及存在兩個編碼的問題, 而且還能夠多表示乙個最低數。 這就是為什麼8位二進位制, 使用原碼或反碼表示的範圍為[-127, +127], 而使用補碼表示的範圍為[-128, 127]。

因為機器使用補碼, 所以對於程式設計中常用到的32位int型別,可以表示範圍是: [-2^31, 2^31-1] 因為第一位表示的是符號位.而使用補碼表示時又可以多儲存乙個最小值,short,long也是這樣。

byte b = 130;
以上語句是否正確?

如果想讓賦值語句變得正確,如何更改?

賦值之後的結果又是多少呢?

答:不對,因為byte只能取[-128,127]之內的數

如果單純的能執行,可在130前面進行強制型別轉換,即:

byte b = (byte)130;
最終結果:

130的二進位製碼為:

130=1000 0010(真值)=1000 0010(原碼)=1111 1101(反碼)=1111 1110(補碼)

==>強轉(按照正常計算規則)=-126(輸出的真值)

原碼 反碼 補碼詳解

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原碼,反碼,補碼,詳解

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原碼,補碼,反碼詳解

首先來記住規則 原碼到補碼的計算是 原碼的符號位不變,其餘位按位取反後加1.原碼到反碼的計算是 原碼的符號位不變,其餘位按位去反 然後來看一下原碼 反碼和補碼的定義 原碼就是符號位加上真值的絕對值,即用第一位表示符號,其餘位表示值。比如如果是8位二進位制 1 原 0000 0001 1 原 1000...