进制转换:⼆进制、⼋进制、⼗六进制、⼗进制之间的转换
对于基础薄弱的读者,本节的内容可能略显晦涩和枯燥,如果你觉得吃⼒,可以暂时跳过,基本不会影响后续章节的学习,等⽤到的时候再来阅读。
上节我们对⼆进制、⼋进制和⼗六进制进⾏了说明,本节重点讲解不同进制之间的转换,这在编程中经常会⽤到,尤其是。
将⼆进制、⼋进制、⼗六进制转换为⼗进制
⼆进制、⼋进制和⼗六进制向⼗进制转换都⾮常容易,就是“按权相加”。所谓“权”,也即“位权”。
假设当前数字是 N 进制,那么:
对于整数部分,从右往左看,第 i 位的位权等于N i-1
对于⼩数部分,恰好相反,要从左往右看,第 j 位的位权为N-j。
更加通俗的理解是,假设⼀个多位数(由多个数字组成的数)某位上的数字是 1,那么它所表⽰的数值⼤⼩就是该位的位权。
1) 整数部分
例如,将⼋进制数字 53627 转换成⼗进制:
53627 = 5×84 + 3×83 + 6×82 + 2×81 + 7×80 = 22423(⼗进制)
从右往左看,第1位的位权为 80=1,第2位的位权为 81=8,第3位的位权为 82=64,第4位的位权为 83=512,第5位的位权为 84=4096 …… 第n位的位权就为8n-1。将各个位的数字乘以位权,然后再相加,就得到了⼗进制形式。
注意,这⾥我们需要以⼗进制形式来表⽰位权。
再如,将⼗六进制数字 9FA8C 转换成⼗进制:
9FA8C = 9×164 + 15×163 + 10×162 + 8×161 + 12×160 = 653964(⼗进制)
从右往左看,第1位的位权为 160=1,第2位的位权为 161=16,第3位的位权为 162=256,第4位的位权为 163=4096,第5位的位权为 164=65536 …… 第n位的位权就为 16n-1。将各个位的数字乘以位权,然后再相加,就得到了⼗进制形式。
将⼆进制数字转换成⼗进制也是类似的道理:
11010 = 1×24 + 1×23 + 0×22 + 1×21 + 0×20 = 26(⼗进制)
从右往左看,第1位的位权为 20=1,第2位的位权为 21=2,第3位的位权为 22=4,第4位的位权为 23=8,第5位的位权为 24=16 …… 第n位的位权就为 2n-1。将各个位的数字乘以位权,然后再相加,就得到了⼗进制形式。
2) ⼩数部分
例如,将⼋进制数字 423.5176 转换成⼗进制:
423.5176 = 4×82 + 2×81 + 3×80 + 5×8-1 + 1×8-2 + 7×8-3 + 6×8-4 = 275.65576171875(⼗进制)
⼩数部分和整数部分相反,要从左往右看,第1位的位权为 8-1=1/8,第2位的位权为 8-2=1/64,第3位的位权为 8-3=1/512,第4位的位权为 8-4=1/4096 …… 第m位的位权就为 8-m。
再如,将⼆进制数字 1010.1101 转换成⼗进制:
1010.1101 = 1×23 + 0×22 + 1×21 + 0×20 + 1×2-1 + 1×2-2 + 0×2-3 + 1×2-4 = 10.8125(⼗进制)
⼩数部分和整数部分相反,要从左往右看,第1位的位权为 2-1=1/2,第2位的位权为 2-2=1/4,第3位的位权为 2-3=1/8,第4位的位权为 2-4=1/16 …… 第m位的位权就为 2-m。
更多转换成⼗进制的例⼦:
⼆进制:1001 = 1×23 + 0×22 + 0×21 + 1×20 = 8 + 0 + 0 + 1 = 9(⼗进制)
⼆进制:101.1001 = 1×22 + 0×21 + 1×20 + 1×2-1 + 0×2-2 + 0×2-3 + 1×2-4 = 4 + 0 + 1 + 0.5 + 0 + 0 + 0.0625 = 5.5625(⼗进制)
⼋进制:302 = 3×82 + 0×81 + 2×80 = 192 + 0 + 2 = 194(⼗进制)
⼋进制:302.46 = 3×82 + 0×81 + 2×80 + 4×8-1 + 6×8-2 = 192 + 0 + 2 + 0.5 + 0.09375= 194.59375(⼗进制)
⼗六进制:EA7 = 14×162 + 10×161 + 7×160 = 3751(⼗进制)
将⼗进制转换为⼆进制、⼋进制、⼗六进制
将⼗进制转换为其它进制时⽐较复杂,整数部分和⼩数部分的算法不⼀样,下⾯我们分别讲解。
1) 整数部分
⼗进制整数转换为 N 进制整数采⽤“除 N 取余,逆序排列”法。具体做法是:
将 N 作为除数,⽤⼗进制整数除以 N,可以得到⼀个商和余数;
保留余数,⽤商继续除以 N,⼜得到⼀个新的商和余数;
仍然保留余数,⽤商继续除以 N,还会得到⼀个新的商和余数;
……
如此反复进⾏,每次都保留余数,⽤商接着除以 N,直到商为 0 时为⽌。
把先得到的余数作为 N 进制数的低位数字,后得到的余数作为 N 进制数的⾼位数字,依次排列起来,就得到了 N 进制数字。
下图演⽰了将⼗进制数字 36926 转换成⼋进制的过程:
从图中得知,⼗进制数字 36926 转换成⼋进制的结果为 110076。
下图演⽰了将⼗进制数字 42 转换成⼆进制的过程:
从图中得知,⼗进制数字 42 转换成⼆进制的结果为 101010。
2) ⼩数部分
⼗进制⼩数转换成 N 进制⼩数采⽤“乘 N 取整,顺序排列”法。具体做法是:
⽤ N 乘以⼗进制⼩数,可以得到⼀个积,这个积包含了整数部分和⼩数部分;
将积的整数部分取出,再⽤ N 乘以余下的⼩数部分,⼜得到⼀个新的积;
再将积的整数部分取出,继续⽤ N 乘以余下的⼩数部分;
……
如此反复进⾏,每次都取出整数部分,⽤ N 接着乘以⼩数部分,直到积中的⼩数部分为 0,或者达到所要求的精度为⽌。
把取出的整数部分按顺序排列起来,先取出的整数作为 N 进制⼩数的⾼位数字,后取出的整数作为低位数字,这样就得到了 N 进制⼩数。
下图演⽰了将⼗进制⼩数 0.930908203125 转换成⼋进制⼩数的过程:
从图中得知,⼗进制⼩数 0.930908203125 转换成⼋进制⼩数的结果为 0.7345。
下图演⽰了将⼗进制⼩数 0.6875 转换成⼆进制⼩数的过程:
从图中得知,⼗进制⼩数 0.6875 转换成⼆进制⼩数的结果为 0.1011。
如果⼀个数字既包含了整数部分⼜包含了⼩数部分,那么将整数部分和⼩数部分开,分别按照上⾯的⽅法完成转换,然后再合并在⼀起即可。例如:
⼗进制数字 36926.930908203125 转换成⼋进制的结果为 110076.7345;
⼗进制数字 42.6875 转换成⼆进制的结果为 101010.1011。
下表列出了前 17 个⼗进制整数与⼆进制、⼋进制、⼗六进制的对应关系:
⼗进制012345678910111213141516
⼆进制0110111001011101111000100110101011110011011110111110000
⼋进制01234567101112131415161720
⼗六进制0123456789A B C D E F10
注意,⼗进制⼩数转换成其他进制⼩数时,结果有可能是⼀个⽆限位的⼩数。请看下⾯的例⼦:
⼗进制 0.51 对应的⼆进制为 ,是⼀个循环⼩数;
⼗进制 0.72 对应的⼆进制为 ,是⼀个循环⼩数;
⼗进制 0.625 对应的⼆进制为 0.101,是⼀个有限⼩数。
⼆进制和⼋进制、⼗六进制的转换
其实,任何进制之间的转换都可以使⽤上⾯讲到的⽅法,只不过有时⽐较⿇烦,所以⼀般针对不同的进制采取不同的⽅法。将⼆进制转换为⼋进制和⼗六进制时就有⾮常简洁的⽅法,反之亦然。
1) ⼆进制整数和⼋进制整数之间的转换
二进制与十六进制的转换表⼆进制整数转换为⼋进制整数时,每三位⼆进制数字转换为⼀位⼋进制数字,运算的顺序是从低位向⾼位依次进⾏,⾼位不⾜三位⽤零补齐。下图演⽰了如何将⼆进制整数 1110111100 转换为⼋进制:
从图中可以看出,⼆进制整数 1110111100 转换为⼋进制的结果为 1674。
⼋进制整数转换为⼆进制整数时,思路是相反的,每⼀位⼋进制数字转换为三位⼆进制数字,运算的顺序也是从低位向⾼位依次进⾏。下图演⽰了如何将⼋进制整数 2743 转换为⼆进制:
从图中可以看出,⼋进制整数 2743 转换为⼆进制的结果为 10111100011。
2) ⼆进制整数和⼗六进制整数之间的转换
⼆进制整数转换为⼗六进制整数时,每四位⼆进制数字转换为⼀位⼗六进制数字,运算的顺序是从低位向⾼位依次进⾏,⾼位不⾜四位⽤零补齐。下图演⽰了如何将⼆进制整数 10 1101 0101 1100 转换为⼗六进制:
从图中可以看出,⼆进制整数 10 1101 0101 1100 转换为⼗六进制的结果为 2D5C。
⼗六进制整数转换为⼆进制整数时,思路是相反的,每⼀位⼗六进制数字转换为四位⼆进制数字,运算的顺序也是从低位向⾼位依次进⾏。下图演⽰了如何将⼗六进制整数 A5D6 转换为⼆进制:
从图中可以看出,⼗六进制整数 A5D6 转换为⼆进制的结果为 1010 0101 1101 0110。
在C语⾔编程中,⼆进制、⼋进制、⼗六进制之间⼏乎不会涉及⼩数的转换,所以这⾥我们只讲整数的转换,⼤家学以致⽤⾜以。另外,⼋进制和⼗六进制之间也极少直接转换,这⾥我们也不再讲解了。
总结
本节前⾯两部分讲到的转换⽅法是通⽤的,任何进制之间的转换都可以采⽤,只是有时⽐较⿇烦⽽已。⼆进制和⼋进制、⼗六进制之间的转换有⾮常简洁的⽅法,所以没有采⽤前⾯的⽅法。
版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198,我们将在24小时内删除。
发表评论