符號數表示 原碼 反碼 補碼

2022-02-22 23:32:48 字數 3000 閱讀 4451

計算機中的符號數有三種表示方法,即原碼、反碼和補碼。三種表示方法均有符號位和數值位兩部分,符號位都是用0表示「正」,用1表示「負」,而數值位,三種表示方法各不相同。

在計算機系統中,數值一律用補碼來表示和儲存。原因在於,使用補碼,可以將符號位和數值域統一處理;同時,加法和減法也可以統一處理。此外,補碼與原碼相互轉換,其運算過程是相同的,不需要額外的硬體電路。

1、正數5的表示法 假設有乙個 int 型別的數,值為5,那麼,我們知道它在計算機中表示為: 00000000 00000000 00000000 00000101 5轉換成二制是101,不過int型別的數占用4位元組(32位),所以前面填了一堆0。

2、負數-5的表示法 現在想知道,-5在計算機中如何表示?在計算機中,負數以原碼的補碼形式表達。

1、原碼:乙個正數,按照絕對值大小轉換成的二進位制數;乙個負數按照絕對值大小轉換成的二進位制數,然後最高位補1,稱為原碼。

比如 00000000 00000000 00000000 00000101 是 5的 原碼。

10000000 00000000 00000000 00000101 是 -5的 原碼。

備註:比如byte型別,用2^8來表示無符號整數的話,是0 - 255了;如果有符號, 最高位表示符號,0為正,1為負,那麼,正常的理解就是 -127 至 +127 了.這就是原碼了,值得一提的是,原碼的弱點,有2個0,即+0和-0(10000000和00000000);還有就是,進行異號相加或同號相減時,比較笨蛋,先要判斷2個數的絕對值大小,然後進行加減操作,最後運算結果的符號還要與大的符號相同;於是,反碼產生了。

2、反碼:正數的反碼與原碼相同,負數的反碼為對該數的原碼除符號位外各位取反[每一位取反(除符號位)]。

取反操作指:原為1,得0;原為0,得1。(1變0; 0變1)

比如:正數00000000 00000000 00000000 00000101 的反碼還是 00000000 00000000 00000000 00000101

負數10000000 00000000 00000000 00000101 的反碼則是 11111111 11111111 11111111 11111010。

反碼是相互的,所以也可稱:10000000 00000000 00000000 00000101 和 11111111 11111111 11111111 11111010互為反碼。

備註:還是有+0和-0,沒過多久,反碼就成為了過濾產物,也就是,後來補碼出現了。

3、補碼:正數的補碼與原碼相同,負數的補碼為對該數的原碼除符號位外各位取反,然後在最後一位加1.

比如:10000000 00000000 00000000 00000101 的補碼是:11111111 11111111 11111111 11111010。

那麼,補碼為:

11111111 11111111 11111111 11111010 + 1 = 11111111 11111111 11111111 11111011

備註:1、從補碼求原碼的方法跟原碼求補碼是一樣的 (或者也可以通過完全逆運算來做,先減一,再取反。)

2、補碼卻規定0沒有正負之分

所以,-5 在計算機中表達為:11111111 11111111 11111111 11111011。轉換為十六進製制:0xfffffffb。

我們來看整數-1在計算機中如何表示。假設這也是乙個int型別,那麼:

1、先取-1的原碼:10000000 00000000 00000000 00000001

2、得反碼: 11111111 11111111 11111111 11111110(除符號位按位取反)

3、得補碼: 11111111 11111111 11111111 11111111

可見,-1在計算機裡用二進位制表達就是全1。16進製為:0xffffff

正數的反碼和補碼都與原碼相同。

負數的反碼為對該數的原碼除符號位外各位取反。

負數的補碼為對該數的原碼除符號位外各位取反,然後在最後一位加1

原碼:優點在於換算簡單 缺點在於兩個零 加減法需要獨立運算

反碼:有點在於表示清晰 缺點在於兩個零 加減法同樣需要獨立運算

補碼:優點在於乙個零 範圍大 減法可以轉為加法 缺點在於理解困難

下面是書上原文:

原碼表示法規定:用符號位和數值表示帶符號數,正數的符號位用「0」表示,負數的符號位用「1」表示,數值部分用二進位制形式表示。

反碼表示法規定:正數的反碼與原碼相同,負數的反碼為對該數的原碼除符號位外各位取反。

補碼表示法規定:正數的補碼與原碼相同,負數的補碼為對該數的原碼除符號位外各位取反,然後在最後一位加1.

正零和負零的補碼相同,[+0]補=[-0]補=0000 0000b

1000 0000,那麼,它的原碼是什麼呢?從補碼求原碼的方法跟原碼求補碼是一樣的。先保留符號位其它求反: 1111

1111, 再加1,11000 0000, 超過了8位了。對,用8位數的原碼在這裡已經無法表示了。

那麼,回到原碼處, 它的原碼也是 1000 0000(超出的自動丟失),1000 0000 在原碼表示什麼呢? -0, 但補碼卻規定0沒有正負之分。

轉換一下思路,看看計算機裡,是怎麼運算的:

對於負數,先取絕對值,然後求反,加一

-128 -> 128 -> 1000 0000 -> 0111 1111 -> 1000 0000

現在明確了吧

所以, 8位有符號的整數取值範圍的補碼表示

1000 0000 到 0000 0000, 再到 0111 1111

即 -128 到 0, 再到 127

最終 -128 ~ +127

永遠記住:程式裡的加減法對 二進位制是永遠有效的。但是並不一定適合於真實世界。

byte m = -128;

byte q = 1;

byte p = (byte)(m - q); //這一步其實編譯器會報錯,其實是發現越界了,我們強行轉化為byte就可以看出結果。

system.out.println( p); p的結果為:127

整數表示 補碼 原碼 反碼

一 補碼 最常見的有符號數的計算機表示方式就是補碼 two s complement 形式。在這個定義中,將字的最高位解釋為負權 negative weight 用函式 最高有效位也成為符號位,他的權重為 2 w 1 是無符號表示中權重的負數。符號位被置為1時,表示值為負,而當設定為0,值為負數。這...

原碼,反碼,補碼,有符號數和無符號數

請先看以下博文 原碼,反碼,補碼 詳解 c語言系列 二 有符號數和無符號數詳解 有符號數,無符號數 對於乙個二進位制數,它可以是有符號數,也可以是無符號數,具體是哪個,由 決定。比如 1000 0001無符號數 當前二進位制的大小,即1000 0001表示129 有符號數 將最左邊一位做為符號位,剩...

原碼 反碼 補碼 有符號數和無符號數運算

原碼 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 即 127 127 原碼是人腦最容易理...