从二进制数的最右数起,最右方的第一个数乘以2的0次方,第二个数乘以2的1次方……依次类推,把各结果累计相加就是转换后的十进制数。
例:
1010=0*2^0+1*2^1+0*2^2+1*2^3=0+2+0+8=10
二进制数转换为十进制数
二进制数第0位的权值是2的0次方,第1位的权值是2的1次方……
所以,设有一个二进制数:0110 0100,转换为10进制为:
下面是竖式:
0110 0100 换算成 十进制
第0位 0 * 20 = 0
第1位 0 * 21 = 0
第2位 1 * 22 = 4
第3位 0 * 23 = 0
第4位 0 * 24 = 0
第5位 1 * 25 = 32
第6位 1 * 26 = 64
第7位 0 * 27 = 0 +
---------------------------
100
用横式计算为:
0 * 20+ 0 * 21 + 1 * 22 + 1 * 23 + 0 * 24 + 1 * 25 + 1 * 26 + 0 * 27 = 100
0乘以多少都是0,所以我们也可以直接跳过值为0的位:
1 * 22 + 1 * 23 + 1 * 25 + 1 * 26 = 100
八进制数转换为十进制数
八进制就是逢8进1。
八进制数采用 0~7这八数来表达一个数。
八进制数第0位的权值为8的0次方,第1位权值为8的1次方,第2位权值为8的2次方……
所以,设有一个八进制数:1507,转换为十进制为:
用竖式表示:
1507换算成十进制。
第0位 7 * 80 = 7
第1位 0 * 81 = 0
第2位 5 * 82 = 320
第3位 1 * 83 = 512 +
--------------------------
839
同样,我们也可以用横式直接计算:
7 * 80 + 0 * 81 + 5 * 82 + 1 * 83 =839
结果是,八进制数 1507 转换成十进制数为 839
第3位: 2 * 163 = 8192 +
-------------------------------------
10997
直接计算就是:
5 * 160 + F * 161 + A * 162+ 2 * 163 = 10997
(别忘了,在上面的计算中,A表示10,而F表示15)
现在可以看出,所有进制换算成10进制,关键在于各自的权值不同。
假设有人问你,十进数 1234 为什么是 一千二百三十四?你尽可以给他这么一个算式:
1234 = 1 * 103 + 2 * 102 + 3 * 101 + 4 * 100
给你一个十进制,比如:6,如果将它转换成二进制数呢?
10进制数转换成二进制数,这是一个连续除2的过程:
把要转换的数,除以2,得到商和余数,
将商继续除以2,直到商为0。最后将所有余数倒序排列,得到数就是转换结果。
听起来有些糊涂?我们结合例子来说明。比如要转换6为二进制数。
“把要转换的数,除以2,得到商和余数”。
那么:
要转换的数是6, 6 ÷ 2,得到商是3,余数是0。 (不要告诉我你不会计算6÷3!)
“将商继续除以2,直到商为0……”
现在商是3,还不是0,所以继续除以2。
那就: 3 ÷ 2, 得到商是1,余数是1。
“将商继续除以2,直到商为0……”
现在商是1,还不是0,所以继续除以2。
那就: 1 ÷ 2, 得到商是0,余数是1 (拿笔纸算一下,1÷2是不是商0余1!)
“将商继续除以2,直到商为0……最后将所有余数倒序排列”
好极!现在商已经是0。
我们三次计算依次得到余数分别是:0、1、1,将所有余数倒序排列,那就是:110了!
6转换成二进制,结果是110。
把上面的一段改成用表格来表示,则为:
被除数 | 计算过程 | 商 | 余数 |
6 | 6/2 | 3 | 0 |
3 | 3/2 | 1 | 1 |
1 | 1/2 | 0 | 1 |
(在计算机中,÷用 / 来表示)
如果是在考试时,我们要画这样表还是有点费时间,所更常见的换算过程是使用下图的连除:
(图:1)
请大家对照图,表,及文字说明,并且自已拿笔计算一遍如何将6转换为二进制数。
说了半天,我们的转换结果对吗?二进制数110是6吗?你已经学会如何将二进制数转换成10进制数了,所以请现在就计算一下110换成10进制是否就是6。
6.3.2 10进制数转换为8、16进制数
非常开心,10进制数转换成8进制的方法,和转换为2进制的方法类似,惟一变化:除数由2变成8。
来看一个例子,如何将十进制数120转换成八进制数。
用表格表示:
被除数 | 计算过程 | 商 | 余数 |
120 | 120/8 | 15 | 0 |
15 | 15/8 | 1 | 7 |
1 | 1/8 | 0 | 1 |
120转换为8进制,结果为:170。
非常非常开心,10进制数转换成16进制的方法,和转换为2进制的方法类似,惟一变化:除数由2变成16。
同样是120,转换成16进制则为:
被除数 | 计算过程 | 商 | 余数 |
120 | 120/16 | 7 | 8 |
7 | 7/16 | 0 | 7 |
120转换为16进制,结果为:78。
进制和十六进制的互相转换比较重要。不过这二者的转换却不用计算,每个C,C++程序员都能做到看见二进制数,直接就能转换为十六进制数,反之亦然。
我们也一样,只要学完这一小节,就能做到。
首先我们来看一个二进制数:1111,它是多少呢?
你可能还要这样计算:1 * 20 + 1 * 21 + 1 * 22+ 1 * 23 = 1 * 1 + 1 * 2 + 1 * 4 + 1 * 8 = 15。
然而,由于1111才4位,所以我们必须直接记住它每一位的权值,并且是从高位往低位记,:8、4、2、1。即,最高位的权值为23= 8,然后依次是 22 = 4,21=2, 20 = 1。
记住8421,对于任意一个4位的二进制数,我们都可以很快算出它对应的10进制值。
下面列出四位二进制数 xxxx 所有可能的值(中间略过部分)
仅4位的2进制数 快速计算方法 十进制值 十六进值
1111 = 8 + 4 + 2 + 1 = 15 F
1110 = 8 + 4 + 2 + 0 = 14 E
1101 = 8 + 4 + 0 + 1 = 13 D
1100 = 8 + 4 + 0 + 0 = 12 C
1011 = 8 + 4 + 0 + 1 = 11 B
1010 = 8 + 0 + 2 + 0 = 10 A
1001 = 8 + 0 + 0 + 1 = 10 9
....
0001 = 0 + 0 + 0 + 1 = 1 1
0000 = 0 + 0 + 0 + 0 = 0 0
二进制数要转换为十六进制,就是以4位一段,分别转换为十六进制。
如(上行为二制数,下面为对应的十六进制):
1111 1101 , 1010 0101 , 1001 1011
F D , A 5 , 9 B
反过来,当我们看到 FD时,如何迅速将它转换为二进制数呢?
先转换F:
看到F,我们需知道它是15(可能你还不熟悉A~F这五个数),然后15如何用8421凑呢?应该是8 + 4 + 2 + 1,所以四位全为1 :1111。
接着转换 D:
看到D,知道它是13,13如何用8421凑呢?应该是:8 + 2 + 1,即:1011。
所以,FD转换为二进制数,为: 1111 1011
由于十六进制转换成二进制相当直接,所以,我们需要将一个十进制数转换成2进制数时,也可以先转换成16进制,然后再转换成2进制。
比如,十进制数 1234转换成二制数,如果要一直除以2,直接得到2进制数,需要计算较多次数。所以我们可以先除以16,得到16进制数:
被除数 | 计算过程 | 商 | 余数 |
1234 | 1234/16 | 77 | 2 |
77 | 77/16 | 4 | 13 (D) |
4 | 4/16 | 0 | 4 |
结果16进制为: 0x4D2
然后我们可直接写出0x4D2的二进制形式: 0100 1011 0010。
其中对映关系为:
0100 -- 4
1011 -- D
0010 -- 2
同样,如果一个二进制数很长,我们需要将它转换成10进制数时,除了前面学过的方法是,我们还可以先将这个二进制转换成16进制,然后再转换为10进制。
下面举例一个int类型的二进制数:
01101101 11100101 10101111 00011011
我们按四位一组转换为16进制: 6D E5 AF 1B
6.5 原码、反码、补码
结束了各种进制的转换,我们来谈谈另一个话题:原码、反码、补码。
我们已经知道计算机中,所有数据最终都是使用二进制数表达。
我们也已经学会如何将一个10进制数
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