例如:输入25
原码就是:0000000000011001
反码: 1111111111100110
补码: 1111111111100111
～
数值在计算机中表示形式为机器数,计算机只能识别0和1,使用的是二进制,而在日常生活中人们使用的是十进制,"正如亚里士多德早就指出的那样,今天十进制的广泛采用,只不过我们绝大多数人生来具有10个手指头这个解剖学事实的结果.尽管在历史上手指计数(5,10进制)的实践要比二或三进制计数出现的晚. "(摘自<<数学发展史>>有空大家可以看看哦~,很有意思的).为了能方便的与二进制转换,就使用了十六进制(2 4)和八进制(23).下面进入正题.
数值有正负之分,计算机就用一个数的最高位存放符号(0为正,1为负).这就是机器数的原码了.假设机器能处理的位数为8.即字长为1byte,原码能表示数值的范围为
(-127~-0 +0~127)共256个.
有了数值的表示方法就可以对数进行算术运算.但是很快就发现用带符号位的原码进行乘除运算时结果正确,而在加减运算的时候就出现了问题,如下: 假设字长为8bits
( 1 ) 10- ( 1 )10 = ( 1 )10 + ( -1 )10 = ( 0 )10
(00000001)原 + (10000001)原 = (10000010)原 = ( -2 ) 显然不正确.
因为在两个整数的加法运算中是没有问题的,于是就发现问题出现在带符号位的负数身上,对除符号位外的其余各位逐位取反就产生了反码.反码的取值空间和原码相同且一一对应. 下面是反码的减法运算:
( 1 )10 - ( 1 ) 10= ( 1 ) 10+ ( -1 ) 10= ( 0 )10
(00000001) 反+ (11111110)反 = (11111111)反 = ( -0 ) 有问题.
( 1 )10 - ( 2)10 = ( 1 )10 + ( -2 )10 = ( -1 )10
(00000001) 反+ (11111101)反 = (11111110)反 = ( -1 ) 正确
问题出现在(+0)和(-0)上,在人们的计算概念中零是没有正负之分的.(印度人首先将零作为标记并放入运算之中,包含有零号的印度数学和十进制计数对人类文明的贡献极大).
于是就引入了补码概念. 负数的补码就是对反码加一,而正数不变,正数的原码反码补码是一样的.在补码中用(-128)代替了(-0),所以补码的表示范围为:
(-128~0~127)共256个.
注意:(-128)没有相对应的原码和反码, (-128) = (10000000) 补码的加减运算如下:
( 1 ) 10- ( 1 ) 10= ( 1 )10 + ( -1 )10 = ( 0 )10
(00000001)补 + (11111111)补 = (00000000)补 = ( 0 ) 正确
( 1 ) 10- ( 2) 10= ( 1 )10 + ( -2 )10 = ( -1 )10
(00000001) 补+ (11111110) 补= (11111111)补 = ( -1 ) 正确
所以补码的设计目的是:
⑴使符号位能与有效值部分一起参加运算,从而简化运算规则.
⑵使减法运算转换为加法运算,进一步简化计算机中运算器的线路设计
所有这些转换都是在计算机的最底层进行的，而在我们使用的汇编、C等其他高级语言中使用的都是原码
计算机中的存储系统都是用2进制储存的,对我们输入的每一个信息它都会自动转变成二进制的形式,而二进制在存储的时候就会用到原码,反码和补码例如:输入25原码是:0000000000011001反码: 1111111111100110 补码: 1111111111100111
数值在计算机中表示形式为机器数,计算机只能识别0和1,使用的是二进制,而在日常生活中人们使用的是十进制,"正如亚里士多德早就指出的那样,今天十进制的广泛采用,只不过我们绝大多数人生来具有10个手指头这个解剖学事实的结果.尽管在历史上手指计数(5,10进制)的实践要比二或三进制计数出现的晚. "(摘自<<数学发展史>>有空大家可以看看哦~,很有意思的).为了能方便的与二进制转换,就使用了十六进制(2 4)和八进制(23).下面进入正题.
数值有正负之分,计算机就用一个数的最高位存放符号(0为正,1为负).这就是机器数的原码了.假设机器能处理的位数为8.即字长为1byte,原码能表示数值的范围为
(-127~-0 +0~127)共256个.
有了数值的表示方法就可以对数进行算术运算.但是很快就发现用带符号位的原码进行乘除运算时结果正确,而在加减运算的时候就出现了问题,如下: 假设字长为8bits
( 1 ) 10- ( 1 )10 = ( 1 )10 + ( -1 )10 = ( 0 )10
(00000001)原 + (10000001)原 = (10000010)原 = ( -2 ) 显然不正确.
因为在两个整数的加法运算中是没有问题的,于是就发现问题出现在带符号位的负数身上,对除符号位外的其余各位逐位取反就产生了反码.反码的取值空间和原码相同且一一对应. 下面是反码的减法运算:
( 1 )10 - ( 1 ) 10= ( 1 ) 10+ ( -1 ) 10= ( 0 )10
(00000001) 反+ (11111110)反 = (11111111)反 = ( -0 ) 有问题.
( 1 )10 - ( 2)10 = ( 1 )10 + ( -2 )10 = ( -1 )10
(00000001) 反+ (11111101)反 = (11111110)反 = ( -1 ) 正确
问题出现在(+0)和(-0)上,在人们的计算概念中零是没有正负之分的.(印度人首先将零作为标记并放入运算之中,包含有零号的印度数学和十进制计数对人类文明的贡献极大).
于是就引入了补码概念. 负数的补码就是对反码加一,而正数不变,正数的原码反码补码是一样的.在补码中用(-128)代替了(-0),所以补码的表示范围为:
(-128~0~127)共256个.
注意:(-128)没有相对应的原码和反码, (-128) = (10000000) 补码的加减运算如下:
( 1 ) 10- ( 1 ) 10= ( 1 )10 + ( -1 )10 = ( 0 )10
(00000001)补 + (11111111)补 = (00000000)补 = ( 0 ) 正确
( 1 ) 10- ( 2) 10= ( 1 )10 + ( -2 )10 = ( -1 )10
(00000001) 补+ (11111110) 补= (11111111)补 = ( -1 ) 正确
所以补码的设计目的是:
⑴使符号位能与有效值部分一起参加运算,从而简化运算规则.
⑵使减法运算转换为加法运算,进一步简化计算机中运算器的线路设计
所有这些转换都是在计算机的最底层进行的，而在我们使用的汇编、C等其他高级语言中使用的都是原码
如果只考虑自然数，那么00000000~11111111对应0~255，就是二进制表示。但是有的时候需要负数，怎么办呢？科学家想到，这256个数可以分成2组，让0开头的表示正数和0,1开头的表示负数。所以00000000~01111111依然对应0~127，但是10000000~11111111本该对应-0~-127， 0和-0是一回事，于是把-0当做-128 。这样就用00000000~11111111表示了-128~127 。这就是【原码】
补码是为了计算方便而发明的。原始计算器只能做加法不能做减法，但是科学家发现，例如7+(-5)=2可以这样算：7+(-5) = 7+(10000-5)-10000 = 10002 - 10000 = 2 。这很奇怪，因为机器太傻，只能做加法，但是虽然不会减法，-10000还是很方便的，只要去掉开头的1；用10000减也是很方便的，因为可以用9999减然后+1，而用9999减，只要把每一位用9减。这就弥补了不能做减法的不足。以10000为基准，我们说-5的补码是9995，因为它们加上7后，一个是2，一个是10002，只相差一个最高位（有趣的是，计算机计算高位会溢出，比如对于8位计算，256或更大的数需要超过8位来表示，会因放不下被舍去，结果就完全相同了）。均衡正负，补码也是用00000000~11111111表示-128~127，正数部分照旧，但是用11111111表示-1,11111110表示-2，以此类推到-128，因为7+(-2)=5，7+11111110（即254）等于231，二进制表示要9位：100000101，舍去第一位为00000101，就是5 。这就是【补码】
反码是为了方便计算补码，提出的称呼。十进制每一位取反不就是用9999减么？二进制就是用11111111减，等价于取反（因为只有2个数字，而十进制有10个）。对于-128到0之间的数，比如-5，即-00000101，按位取反即可。但是原码是把第一位当成符号的，所以你可以先写成【自然二进制表示】，然后全部取反。之所以有反码，是因为反码很好算（按位取反），然后+1就是补码，因此充当了一个中间角色。
原码好看，补码好用，反码是中间步骤。
计算机中，并没有原码和反码，只是使用补码，代表正负数。
使用补码的意义：可以把减法或负数，转换为加法运算。从而简化计算机的硬件。
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比如钟表，时针转一圈的周期是 12 小时。
倒拨 3 小时，可以用正拨 9 小时代替。
9，就是－3 的补数。
计算方法：12－3 = 9。
对于分针，倒拨 X 分，就可以用正拨 60－X 代替。
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比如限定了两位十进制数 (0~99)，周期就是 100。
那么，减一，就可以用 +99 代替。
24－1 = 23
24 + 99 = (1) 23
忽略进位，只取两位数，这两种算法，结果就是相同的。
于是，99 就是 －1 的补数。
其它负数的补数，大家可以自己求！
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计算机中使用二进制，补数，就改称为【补码】。
常用的八位二进制是：0000 0000~1111 1111。
它们代表了十进制：0~255，周期就是 256。
那么，－1，就可以用 255 = 1111 1111 代替。
所以：－1 的补码，就是 1111 1111 = 255。
同理：－2 的补码，就是 1111 1110 = 254。
继续：－3 的补码，就是 1111 1101 = 253。
。。。
最后：－128，补码是 1000 0000 = 128。
计算公式：负数的补码＝256＋这个负数。
正数，直接运算即可，不需要求补码。
也可以说，正数本身就是补码。
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补码的应用，如： 7－3 = 4。
用补码的计算过程如下：
7 的补码＝0000 0111
－3的补码＝1111 1101
－－相加－－－－－－－－－－－－－
得 (1) 0000 0100 = 4 的补码
舍弃进位，只保留八位作为结果。
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原码和反码，毫无用处。计算机中，根本就没有它们。
