二进制数转换为BCD码的方法有哪些?
BCD码使用4位二进制数来表示十进制中0~9这10个数的数码。例如,十进制的237,其BCD码就是 0010_0011_0111 ,但是其二进制是 1110_1101 。
我们先来研究两个4位的BCD码相加的情况。设这两个BCD码对应的十进制是a,b,其中a,b∈{0,1,2,...,9}。此时只有3种情况:
也就是说:
第一种情况显然不需要再修正。
第二种情况,例如,5+8=13,我们希望得到BCD码是 0001_0011 ,但是运算结果 1101 ,因此如果我们加上了6,就可以得到正确结果: 1101 + 0110 = 0001_0011 。这是因为,十进制是逢十进一,但是4位BCD加法,在看作是二进制数做加法时,是逢十六进一。因此,如果结果是10≤a+b≤15,加上6以后就是16+0≤a+b+6≤16+5,此时因为逢十六进一的原因,就得到了结果 1_0≤[a+b+6]≤1_5 ,这个结果就是对的。
第三种情况,因为16≤a+b≤18,逢十六进一后,我们得到了 1_0≤[a+b]≤1_2 ,为了使结果正确,如果我们加上一个修正值6,就得到 1_6≤[a+b+6]≤1_8 ,从而结果也变得正确。
综上所述,如果两个BCD码相加:
考虑一个例子,比如 35+99=134。35和99的BCD码分别是 0011_0101 和 1001_1001 。先计算低4位: 0101 + 1001 = 1110 ,因为这个值大于9,因此加上6作为修正: 1110 + 0110 = 1_0100 。现在计算高四位,同时注意到还有一个进位: 0011 + 1001 + 0001 = 1101 ,这个值还是大于9,加上6,得到 1101 + 0110 = 1_0011 。因此最终结果是 1_0011_0100 ,这刚好就是134的BCD码。
我们之所以能够安全地加上进位,是因为BCD加法比照的就是十进制的加法,只不过前者是4位为一个单位,而后者是以1位数字作为一个单位。加上修正值后,BCD加法的进位就相当于十进制加法的进位。图示如下:
给定一个二进制数,要转BCD码。一个常用算法就是不断将该数除以10,以此依次分解出个位、十位、百位……上的数字,这些数字的4位二进制数就是对应的BCD。但是这样的算法需要不断做除法操作十分的麻烦。我们可以使用名为 加三左移法 来完成。
这个算法基于以下的事实:
一个n位二进制数 ,其展开是 如果使用秦九韶算法的嵌套形式写法,可以写成: 或者若令 则 如果使用这种形式,我们先计算的是 ,然后是 ,然后是 ,……,最后是 。
注意到 就是把 左移1位,这样就会在最右边空出一个位,之后再加 就是用 填充这个最低位,从而我们得到了 。不断左移,最终就能得到 ,现在我们来设计一个算法使得左移结束后能得到对应的BCD码。
设 是一个无限长的、初始状态为所有位都是0的理想寄存器, 是欲转换的数。我们使用下面的 归纳法 来构造证明我们通过不断左移最终能够得到存储在 中的 对应的BCD码:
由数学归纳原理,移动 len(h) 次后,我们最终可以得到 的BCD码。
作为一个例子,考虑使用该算法将 的二进制 1000_0110 转为BCD码:
现在, 已经全部移入,此时 的值就是 0001_0011_0100 ,它就是 的BCD码。
C语言的算法如下: