二进制补码下为什么最高位是1就是一个负

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nereus78e904
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在二进制补码系统中,人为规定最高位是符号位,'0'表示正数,'1'表示负数。这是人为规定的,没有什么“为什么”可言。就像交通规则,车靠右行就是某些国家硬性规定的。
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2022-06-25 · 把复杂的事情简单说给你听
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“原码取反,反码加一,符号位不变”!

这只是一个方法,并不是补码的定义。

补码的来源,并不是什么原码反码符号位以及取反加一。

只学习“取反加一 ... ”,确实是【不能理解补码的意义】。

其实,补码,是一个“代替负数运算的”的正数。

借助于补码,减法,就可以用加法代替。

使用补码,就能统一加减法,从而,就能简化计算机硬件。

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正数(补码),怎么就能够代替负数呢?

十进制来说明,比较容易理解。

如果限定【仅用 2 位 10 进制数】,看下面的算式:

  24 - 1 = 23

  24 + 99 = (一百) 23

要求保留 2 位数,进位,就必须忍痛舍弃了。

此时,会发现:+99 就和-1,就是完全等效的。

+99,就称为-1 的补数。

+98,是-2 的补数。

。。。

如果,使用 3 位 10 进制数,-1 的补数,就是+999 了。

求补数的公式,大家都会推导:

  补数 = 负数 + 10^n, n 是位数。

式中的 10^n,是 n 位 10 进制数的计数周期。

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

计算机使用 2 进制,补数,就改称为:补码。

在计算机中,CPU 的每次计算,其位数,也是限定的。

八位机,就是八位,16 位机就是 16 位。

一个字节,是 8 位 2 进制。共有 2^8 = 256 组代码。

其范围是:0000 0000~1111 1111 (十进制 255)。

此时,-1 的补码,就是 255 (1111 1111)。

同理,-2 的补码是 254 (1111 1110)。

。。。

求补码的公式,仍然和十进制雷同:

  补码 = 负数 + 2^n, n 是位数。

式中的 2^n,是 n 位 2 进制数的计数周期。

只有负数,才需要用补码替换。

而正数,必须直接进行计算,不许变换。

所以,正数,就不必讨论补码的问题。

在 256 组二进制中,用 128 组来代替负数:-1~-128。

-1 的补码是:-1 + 2^8 = 255 = 1111 1111。

 。。。 

-128 的补码是:-128 + 2^8 = 128 = 1000 0000。 

以上,就是【补码的来源,以及存在的意义】。

不详之处,大家自己再补充吧。

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由求补码的公式:补码 = 负数 + 2^n。

就可以推出“绝对值取反加一”的简便方法。

注意:

只能推出“绝对值取反加一”,也即“正数取反加一”。

并不是“原码取反加一,符号位不变”。

就是说:在求补码时,原码反码符号位,都是用不上的。

那么,“原码取反加一,符号位不变”是怎么来的? 不知道!

这些,都没有理论基础,凭空说白话而已,完全属于无稽之谈。

原码反码,都是不合理的。

一个零,却都指定了两个代码! 这么混乱,怎么能使用?

所以,计算机根本就不存在这两种代码。

特别是:-128 有八位的补码,却没有原码和反码。

那么,用“原码取反加一 ... ”,怎么可能求出补码!

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沙里波特
2024-11-29 · TA获得超过5248个赞
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二进制补码下,为什么最高位是 1 就是一个负数?

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你先看看十进制数吧,看两位数就行:0 ~ 99。

这就可以有:27 + 99 = (一百) 26,

你也可以这么做:27 - 1 = 26。

如果你忽略了进位,+99 就是-1,加法,也就完成了减法运算。

舍弃进位,就是减去 100。 由此,+99 才相当于-1 !

同理,在计算机中舍弃进位:

● 就可以用正数(即所谓的“补码”)当做负数;

● 也就能用加法,代替减法运算!

计算机中只有加法器,没有减法器,就是因为计算时,舍弃了进位。

重要问题说三遍:

* 补码的来历,是【舍弃进位】!!! *

* 补码的来历,是【舍弃进位】!!! *

* 补码的来历,是【舍弃进位】!!! *

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

计算机,使用的是二进制数。

八位机使用八位数:0000 0000 ~ 1111 1111。

就相当于十进制数:0 ~ 255。

如果出现进位就是:2^8 = 256。

在这种环境中,就要用 255 (1111 1111) 当-1 了。

254 (1111 1110),就是-2 了。

。。。 。。。

128 (1000 0000),就是-128 !

以上这 128 个正数(128 ~ 255)就能代表负数(-128 ~ -1)进行计算。

以上这些正数,就是计算机专家所发明的“负数的补码”。

(补码,和符号位原码反码取反加一,神马关系都没有!)

.

那么,127 (0111 1111),能不能当负数?

不能!

它的最高位是 0,相加后,产生不了进位 1!

即使舍弃进位 0,它也不能呈现出负数的特点!

所以,0 ~ 127,都不能代表负数,只能代表它们自己。

因此,计算机专家就总结出来了:零和正数的补码,就是它们自己!

这句话,怎么有点别扭。。。

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那么,“补码的最高位 1,就是一个负数”的原因,如下。

* 能产生进位的补码,才是负数 !!! *

* 能产生进位的补码,就是负数 !!! *

* 能产生进位的补码,必定是负数 !! *

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看懂了吗? 最高位,并非是人为定义的符号位!

如果它真是符号(+、-),又怎么能参加计算呢?

而且,+99,也没有符号位啊,它怎么能当负数使用呢?

由此可知,符号位的说法,站不住脚。

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其实,所谓的补码,根本就不是神马码,它也是正常的二进制数。

利用“补码”代替正负数,进行加减计算,与“无符号数”的加法算法,是完全相同的!

那么,“有符号数”、“无符号数”,就可以【共用同一个加法器】!

这就实现了“两种类型数据”的统一、“两种算法(加减)”的统一。

原码和反码,都没有这些功能。

所以,计算机专家费尽心思创造的原码和反码,诞生后,随即就被抛弃了。

虽然,还有许多人,苦心孤诣的琢磨原码和反码的算法,但是,都没有任何成果。

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