计算机中为什么用补码来表示有符号数?
可以通过补码运算,通过最高位和次高位的进位相异或可以判断计算结果是否溢出。
计算机中的有符号数有三种表示方法,即原码、反码和补码。三种表示方法均有符号位和数值位两部分,符号位都是用0表示“正”,用1表示“负”,而数值位,三种表示方法各不相同。
在计算机系统中,数值一律用补码来表示和存储。原因在于,使用补码,可以将符号位和数值域统一处理;同时,加法和减法也可以统一处理。
正整数的补码是其二进制表示,与原码相同。
例:+9的补码是00001001。(备注:这个+9的补码是用8位2进制来表示的,补码表示方式很多,还有16位二进制补码表示形式,以及32位二进制补码表示形式,64位进制补码表示形式等。每一种补码表示形式都只能表示有限的数字。)
负数解释:
求负整数的补码,将其原码除符号位外的所有位取反(0变1,1变0,符号位为1不变)后加1。
同一个数字在不同的补码表示形式中是不同的。比如-15的补码,在8位二进制中是11110001,然而在16位二进制补码表示中,就是1111111111110001。以下都使用8位2进制来表示。
补码,实际上,就是一个“代替负数”的正数。
使用了补码之后,计算机中,就没有负数了。
同时,也就没有减法运算了。
计算机,只要配置一个加法器,就能横行天下了。
这就是补码的作用。
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补码(一个正数),怎么就能代替负数呢?
想一想周期性的规律吧。
比如, 2 位 10 进制数(0~99),计数周期就是 10^2=100。
可有: 25 - 1 = 24
25 + 99 = (一百) 24
你舍弃进位的 1 百,只保留 2 位数,+99 就能代替-1!
而且,加法,也能代替减法运算!
同样,+98 也可以代替-2。
。。。
这些正数,就称为“负数的补数”。
求补数的公式,显然就是:
补数=负数+10^n
式中:n 是补数的位数。
10^n,是 n 位 10 进制数的周期。
这公式,在三角函数中,也有雷同的表现。
三角函数,是以 2π 为周期的。
任何负角度,加上周期,就可以转换为正角度。
如:x =-π/2,与其等效的正角度,即为:
x =-π/2 + 2π = +3π/2
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计算机用二进制,补数,就称为:补码。
求负数的补码,公式是:
补码 = 负数 + 2^n
2^n,是 n 位 2 进制数的计数周期。
对于 8 位 2 进制数,周期就是 2^8 = 256。
那么,
-1 的补码就是 255 = 1111 1111 (二进制)。
-2 的补码就是 254 = 1111 1110 (二进制)。
。。。
-128 的补码就是 128 = 1000 0000 (二进制)。
正数,不用转换,也不许做任何转换,必须直接去参加算。
所以,零和正数,并没有补码。
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求补码,不需要“符号位原码反码取反加一符号位不变”。
那一大堆步骤,并没有什么数学理论依据。
数学不好的老外,弄不懂周期,才用那些骚操作。
而且,原码反码,在计算机中,根本就不用!
忽悠大家学了一大堆,一丁点用处,也都没有的。
就是因为补码好用。