什么是补码???
2013-10-24
主要原因:使用补码,可以将符号位和其它位统一处理;同时,减法也可按加法来处理。另外,两个用补
码表示的数相加时,如果最高位(符号位)有进位,则进位被舍弃。
2、补码与原码的转换过程几乎是相同的。
数值的补码表示也分两种情况:
(1)正数的补码:与原码相同。
例如,+9的补码是00001001。
(2)负数的补码:符号位为1,其余位为该数绝对值的原码按位取反;然后整个数加1。
例如,-7的补码:因为是负数,则符号位为“1”,整个为10000111;其余7位为-7的绝对值+7的原码
0000111按位取反为1111000;再加1,所以-7的补码是11111001。
已知一个数的补码,求原码的操作分两种情况:
(1)如果补码的符号位为“0”,表示是一个正数,所以补码就是该数的原码。
(2)如果补码的符号位为“1”,表示是一个负数,求原码的操作可以是:符号位为1,其余各位取
反,然后再整个数加1。
例如,已知一个补码为11111001,则原码是10000111(-7):因为符号位为“1”,表示是一个负
数,所以该位不变,仍为“1”;其余7位1111001取反后为0000110;再加1,所以是10000111。
在“闲扯原码、反码、补码”文件中,没有提到一个很重要的概念“模”。我在这里稍微介绍一下“模”
的概念:
“模”是指一个计量系统的计数范围。如时钟等。计算机也可以看成一个计量机器,它也有一个计量范
围,即都存在一个“模”。例如:
时钟的计量范围是0~11,模=12。
表示n位的计算机计量范围是0~2(n)-1,模=2(n)。【注:n表示指数】
“模”实质上是计量器产生“溢出”的量,它的值在计量器上表示不出来,计量器上只能表示出模的
余数乎慎岩。任何有模的计量器,均可化减法为加法运算。
例如: 假设当前时针指向10点,而准确时间是6点,调整时间可有以下两种拨法:
一种是倒拨4小时,即:10-4=6
另一种是顺拨8小时:10+8=12+6=6
在以12模的系统中,加8和减4效果是一样的,因此凡孝好是减4运算,都可以用加8来代替。
对“模”而言,8和4互为补数。实际上以12模的系统中,11和1,10和2,9和3,7和5,6和6都有这个特
性。共同的特点是两者相加等于模。
对于计算机,其概念和方法完全一样。n位计算机,设n=8, 所能表示的最大数是11111111,若再
加1称为100000000(9位),但因只有8位,最高位1自然丢失。又回了00000000,所以8位二进制系统的
模为2(8)。 在这样的系统中减法问题也可以化成加法问题,只需把减数用相应的补数表示就可以
了。把补数用到计算机对数的处理上,就是补码。
另外两个概念
一的补码(one's complement) 指的是正数=原码,负数=反码
而二的补码(two's complement) 指的就是通常所指的补码。
这里补充补码的代数加减运算:
1、补码加法
[X+Y]补 = [X]补 + [Y]补
【例7】X=+0110011,Y=-0101001,求[X+Y]补
[X]补=00110011 [Y]补=11010111
[X+Y]补 = [X]补 + [Y]补 = 00110011+11010111=00001010
注:因为计算机中运算器的位长是固定的,上述运算中产生的最高位进位将丢掉,所以结果不是
100001010,而是00001010。
2、补码减法
[X-Y]补 = [X]补 - [Y]补 = [X]补 + [-Y]补
其中[-Y]补称为负补,求负补的方法是:对补码的每一位(包括符号位)求反,最后末位加“1”。
这里补充补码的代数解释:
任何一个数都可以表示为-a=2^(n-1)-2^(n-1)-a;
这个假设a为正数,那么-a就是负数。而根据二进制转十进制数的方法,我们岁御可以把a表示为:a=k0*2^0+k1*2^1+k2*2^2+……+k(n-2)*2^(n-2)
这里k0,k1,k2,k(n-2)是1或者0,而且这里设a的二进制位数为n位,即其模为2^(n-1),而2^(n-1)其二项展开是:1+2^0+2^1+2^2+……+2^(n-2),而式子:-a=2^(n-1)-2^(n-1)-a中,2^(n-1)-a代入a=k0*2^0+k1*2^1+k2*2^2+……+k(n-2)*2^(n-2)和2^(n-1)=1+2^0+2^1+2^2+……+2^(n-2)两式,2^(n-1)-a=(1-k(n-2))*2^(n-2)+(1-k(n-3))*2^(n-3)+……+(1-k2)*2^2+(1-k1)*2^1+(1-k0)*2^0+1,而这步转化正是取反再加1的规则的代数原理所在。因为这里k0,k1,k2,k3……不是0就是1,所以1-k0,1-k1,1-k2的运算就是二进制下的取反,而为什么要加1,追溯起来就是2^(n-1)的二项展开式最后还有一项1的缘故。而-a=2^(n-1)-2^(n-1)-a中,还有-2^(n-1)这项未解释,这项就是补码里首位的1,首位1在转化为十进制时要乘上2^(n-1),这正是n位二进制的模。
不能贴公式,所以看起来很麻烦,如果写成代数式子看起来是很方便的。
注:n位二进制,最高位为符号位,因此表示的数值范围-2^(n-1) ——2^(n-1) -1,所以模为2^(n-1)。上面提到的8位二进制模为2^8是因为最高位非符号位,表示的数值范围为0——2^8-1。
符号位不变,
其余各位取反,
最后+1.
(即在反码的基础上+1)。
例:1-1
=
1+(-1)
=
00000001(原码)
+
100000001(原码)
=00000001(反码)
+11111110(反码)
=
11111111(反码)=10000000(原码)
=
-0
用反码运算时,结果为-0,虽然+0和-0都是0,但是看起来总是觉得怪怪的,何况搏缺0带符号没有任何意义,并且出现了两个能表示0的二进制数00000000和10000000。
这让严谨的程序员们如何能接受,为了消除歧义,于是出现了反码。
扩展资料
补码这个编码方案要解决的是如何在机器中表示负数,其本质意义为用神银厅一个正数来表示这个正数对应的负数。所谓-20的补码是指:如何在机器中用补码形式表示-20。
具体过程是这样的:将20的二进制形式直接写出00010100,然后所有位取反变成11101011,再加1变成了11101100。最简单的补码转换方式,不必去理会转换过程中的符号位,只关注转换前和最终转换后的符号位就行。
补码的总前提是机器数,不要忘了机器数的符号位含义,最高位为0表示正数,最高位为1表示负数,而最高位是指机器字长的最左边一位。字节数100B,最高位为00000100中的最左边的0。
参考资料来源:百度百科-补码
在计算机中,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,周期是 12 小时。
倒拨 3 小时,可以用正拨 9 小时代替。
9,就称为-3 的补数。
计算方法:12-3 = 9。
对于分针,周期是 60。
倒拨 X 分,就可以用正拨 60-X 代替。
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如果,限定使用两位十进制数 (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。
99 = 周期-1。
其它负数的补数,大家可以自己求!
求出了负数的补数,就可用加法,代替减法了。
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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。
用渣蚂正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
舍如悔弃进位,只保留八位,作为结果,即可。
这就是:使用补码,加法就代替了减法。
所以,在计算机中,有一个加法器,就够用了。
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原码和反码,都没有这种功能。
原码和物局反码,毫无用处。计算机中,根本就没有它们。
2013-10-24
减法,必须用加法来完成。
对于 100 以内的十进制数,《减1》,就可以用《加 99》代替。
比如 25 - 1 = 24,可困衡以写成 25 + 99 = (1)24。
限定了两位数,-1 和 +99 是等效的。
同样,-2,可以用 +98 代替。
……
它们裂尺知之间,称为《补数》。
100 称为《模》。
利用《模》,求某个负数的《补数》,小学生都会。
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对于 8 位二进制数:0000 0000~1111 1111(255),模为256。
-1,可以用 255(1111 1111)代替。
-2,可以用 254(1111 1110)代替。
……
这些二进制数,就称为负数的《补码》。
已知一个负数,求其补码,用模计算一下,大家都能算出来。
求一个负数的(八位数)补码,公式就是:
[X]补 = 256 + X ; -128 <= X < 0
求补码,完全可以用十进制数来计算。
原码、反码、求反加一、符号位,这些都是用不着的,瞎忽悠人的。
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