二进制的加法和乘法运算规则是什么?

2022-08-20 科技 140阅读
二进制乘法和加法都是通过对二进制数的移位来实现的,移位相当于×2,计算机算根据给出的加法式子与乘法式子算要移多少位。
扩展:

1、二进制数据的表示法
  二进制数据也是采用位置计数法,其位权是以2为底的幂。例如二进制数据110.11,其权的大小顺序为2^2、2^1、2^0、2^-1、2^-2。对于有n位整数,m位小数的二进制数据用加权系数展开式表示,可写为:
  (a(n-1)a(n-2)…a(-m))2=a(n-1)×2^(n-1)+a(n-2)×2^(n-2)+……+a(1)×2^1+a(0)×2^0+a(-1)×2^(-1)+a(-2)×2^(-2)+……+a(-m)×2^(-m)
  二进制数据一般可写为:(a(n-1)a(n-2)…a(1)a(0).a(-1)a(-2)…a(-m))2。
  注意:
  1.式中aj表示第j位的系数,它为0和1中的某一个数。
  2.a(n-1)中的(n-1)为下标,输入法无法打出所以用括号括住,避免混淆。
  3.2^2表示2的平方,以此类推。
  【例1102】将二进制数据111.01写成加权系数的形式。
  解:(111.01)2=(1×2^2)+(1×2^1)+(1×2^0)+(0×2^-1)+(1×2^-2)
  二进制和十六进制,八进制一样,都以二的幂来进位的。

  二进制数据的算术运算的基本规律和十进制数的运算十分相似。最常用的是加法运算和乘法运算。

  1. 二进制加法

  有四种情况: 0+0=0

  0+1=1

  1+0=1

  1+1=10 进位为1

  【例1103】求 (1101)2+(1011)2 的和

  解:

  1 1 0 1

  + 1 0 1 1

  -------------------

  1 1 0 0 0

  2. 二进制乘法

  有四种情况: 0×0=0

  1×0=0

  0×1=0

  1×1=1

  【例1104】求 (1110)2 乘(101)2 之积

  解:

  1 1 1 0

  ×  1 0 1

  -----------------------

   1 1 1 0

   0 0 0 0

  1 1 1 0

  -------------------------

  1 0 0 0 1 1 0

  (这些计算就跟十进制的加或者乘法相同,只是进位的数不一样而已,十进制的是到十才进位这里是到2就进了)

  3.二进制减法

  0-0=0,1-0=1,1-1=0,10-1=1。

  4.二进制除法

  0÷1=0,1÷1=1。[1][2]

  5.二进制拈加法

  拈加法二进制加减乘除外的一种特殊算法。

  拈加法运算与进行加法类似,但不需要做进位。此算法在博弈论(Game Theory)中被广泛利用。

  十进制数转换为二进制数、八进制数、十六进制数的方法:

  二进制数、八进制数、十六进制数转换为十进制数的方法:按权展开求和法

  1.二进制与十进制间的相互转换:

  (1)二进制转十进制

  方法:“按权展开求和”

  例: (1011.01)2 =(1×2^3+0×2^2+1×2^1+1×2^0+0×2^(-1)+1×2^(-2) )10

  =(8+0+2+1+0+0.25)10

  =(11.25)10

  规律:个位上的数字的次数是0,十位上的数字的次数是1,......,依奖递增,而十

  分位的数字的次数是-1,百分位上数字的次数是-2,......,依次递减。

  注意:不是任何一个十进制小数都能转换成有限位的二进制数。

  (2)十进制转二进制

  · 十进制整数转二进制数:“除以2取余,逆序排列”(除二取余法)

  例: (89)10 =(1011001)2

  2 89 ……1

  2 44 ……0

  2 22 ……0

  2 11 ……1

  2 5 ……1

  2 2 ……0

  1

  · 十进制小数转二进制数:“乘以2取整,顺序排列”(乘2取整法)

  例: (0.625)10= (0.101)2

  0.625X2=1.25 ……1

  0.25 X2=0.50 ……0

  0.50 X2=1.00 ……1

  2.八进制与二进制的转换:

  二进制数转换成八进制数:从小数点开始,整数部分向左、小数部分向右,每3位为一组用一位八进制数的数字表示,不足3位的要用“0”补足3位,就得到一个八进制数。

  八进制数转换成二进制数:把每一个八进制数转换成3位的二进制数,就得到一个二进制数。

  八进制数字与二进制数字对应关系如下:

  000 -> 0 100 -> 4

  001 -> 1 101 -> 5

  010 -> 2 110 -> 6

  011 -> 3 111 -> 7

  例:将八进制的37.416转换成二进制数:

  3 7 . 4 1 6

  011 111 .100 001 110

  即:(37.416)8 =(11111.10000111)2

  例:将二进制的10110.0011 转换成八进制:

  0 1 0 1 1 0 . 0 0 1 1 0 0

  2 6 . 1 4

  即:(10110.011)2 = (26.14)8

  3.十六进制与二进制的转换:

  二进制数转换成十六进制数:从小数点开始,整数部分向左、小数部分向右,每4位为一组用一位十六进制数的数字表示,不足4位的要用“0”补足4位,就得到一个十六进制数。

  十六进制数转换成二进制数:把每一个十六进制数转换成4位的二进制数,就得到一个二进制数。

  十六进制数字与二进制数字的对应关系如下:

  0000 -> 0 0100 -> 4 1000 -> 8 1100 -> C

  0001 -> 1 0101 -> 5 1001 -> 9 1101 -> D

  0010 -> 2 0110 -> 6 1010 -> A 1110 -> E

  0011 -> 3 0111 -> 7 1011 -> B 1111 -> F

  例:将十六进制数5DF.9 转换成二进制:

  5 D F . 9

  0101 1101 1111 .1001

  即:(5DF.9)16 =(10111011111.1001)2

  例:将二进制数1100001.111 转换成十六进制:

  0110 0001 . 1110

  6 1 . E

  即:(1100001.111)2 =(61.E)16
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