关于为什么负数的补码为符号位不变各位取反加1数在计算机中是以⼆进制形式表⽰的。
数分为有符号数和⽆符号数。
原码、反码、补码都是有符号定点数的表⽰⽅法。
⼀个有符号定点数的最⾼位为符号位,0是正,1是副。
以下都以8位整数为例,
原码就是这个数本⾝的⼆进制形式。
例如
0000001 就是+1
1000001 就是-1
正数的反码和补码都是和原码相同。
负数的反码是将其原码除符号位之外的各位求反
[-3]反=[10000011]反=11111100
负数的补码是将其原码除符号位之外的各位求反之后在末位再加1。
[-3]补=[10000011]补=11111101
⼀个数和它的补码是可逆的。
为什么要设⽴补码呢?
第⼀是为了能让计算机执⾏减法:
[a-b]补=a补+(-b)补
第⼆个原因是为了统⼀正0和负0
正零:00000000
负零:10000000
这两个数其实都是0,但他们的原码却有不同的表⽰。
但是他们的补码是⼀样的,都是00000000
特别注意,如果+1之后有进位的,要⼀直往前进位,包括符号位!(这和反码是不同的!)
[10000000]补
=[10000000]反+1
=11111111+1
=(1)00000000
=00000000(最⾼位溢出了,符号位变成了0)
有⼈会问
10000000这个补码表⽰的哪个数的补码呢?
其实这是⼀个规定,这个数表⽰的是-128
所以n位补码能表⽰的范围是
-
2^(n-1)到2^(n-1)-1
⽐n位原码能表⽰的数多⼀个
⼜例:
1011
原码:01011
反码:01011 //正数时,反码=原码
补码:01011 //正数时,补码=原码
-1011
原码:11011
反码:10100 //负数时,反码为原码取反
补码:10101 //负数时,补码为原码取反+1
0.1101
原码:0.1101
反码:0.1101 //正数时,反码=原码
补码:0.1101 //正数时,补码=原码
-0.1101
原码:1.1101
反码:1.0010 //负数时,反码为原码取反
补码:1.0011 //负数时,补码为原码取反+1
总结:
在计算机内,定点数有3种表⽰法:原码、反码和补码
所谓原码就是前⾯所介绍的⼆进制定点表⽰法,即最⾼位为符号位,“0”表⽰正,“1”表⽰负,其余位表⽰
数值的⼤⼩。 反码表⽰法规定:正数的反码与其原码相同;负数的反码是对其原码逐位取反,但符号位除外。
补码表⽰法规定:正数的补码与其原码相同;负数的补码是在其反码的末位加1。
1、原码、反码和补码的表⽰⽅法
(1) 原码:在数值前直接加⼀符号位的表⽰法。
例如: 符号位 数值位
[+7]原= 0 0000111 B
[-7]原= 1 0000111 B
注意:a. 数0的原码有两种形式:
[+0]原=00000000B [-0]原=10000000B
b. 8位⼆进制原码的表⽰范围:-127~+127
2)反码:
正数:正数的反码与原码相同。
负数:负数的反码,符号位为“1”,数值部分按位取反。
例如: 符号位 数值位
[+7]反= 0 0000111 B
[-7]反= 1 1111000 B
注意:a. 数0的反码也有两种形式,即
[+0]反=00000000B
[- 0]反=11111111B
b. 8位⼆进制反码的表⽰范围:-127~+127
3)补码的表⽰⽅法
1) 模的概念:把⼀个计量单位称之为模或模数。例如,时钟是以12进制进⾏计数循环的,即以12为模。
两个负数的补码相加在时钟上,时针加上(正拨)12的整数位或减去(反拨)12的整数位,时针的位置不变。14点钟在舍去模12后,成为(下午)2点钟(14=14-12=2)。从0点出发逆时针拨10格即减去10⼩时,也可看成从0点出发顺时针拨2格(加上2⼩时),即2点(0-10=-10=-10+12=2)。因此,在模12的前提下,-10可映射为+2。由此可见,对于⼀个模数为12的循环系统来说,加2和减10的效果是⼀样的;因此,在以12为模的系统中,凡是减10的运算都可以⽤加2来代替,这就把减法问题转化成加法问题了(注:计算机的硬件结构中只有加法器,所以⼤部分的运算都必须最终转换为加法)。10和2对模12⽽⾔互为补数。
2)补码的表⽰: 正数:正数的补码和原码相同。
负数:负数的补码则是符号位为“1”,数值部分按位取反后再在末位(最低位)加1。也就是“反码+1”。
例如: 符号位 数值位
[+7]补= 0 0000111 B
[-7]补= 1 1111001 B
补码在微型机中是⼀种重要的编码形式,请注意:
a.采⽤补码后,可以⽅便地将减法运算转化成加法运算,运算过程得到简化。正数的补码即是它所表⽰
的数的真值,⽽负数的补码的数值部份却不是它所表⽰的数的真值。采⽤补码进⾏运算,所得结果仍为补码。
b.与原码、反码不同,数值0的补码只有⼀个,即 [0]补=00000000B。
c.若字长为8位,则补码所表⽰的范围为-128~+127;进⾏补码运算时,应注意所得结果不应超过补码所能表⽰数的范围。
// -64 1100 0000 取反 1011 1111补码1100 0000
1100 0000+1100 0000=1000 0000=-0(⾼位舍弃)
-64的绝对值,即为0100 0000
绝对值和补码相加
0100 0000+1100 0000=0000 0000=+0
晕了,实在弄不明⽩,记住以后再想吧
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