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什么是补码|

什么是补码

补码是计算机中表示符号数的方法之一,用来表示和储存计算机系统中的数值。

什么是补码|

计算机中的符号数有三种表示方法,即原码、反码和补码。三种表示方法均有符号位和数值位两部分,符号位都是用0表示“正”,用1表示“负”,而数值位,三种表示方法各不相同。使用补码,可以将符号位和数值域统一处理;同时,加法和减法也可以统一处理。此外,补码与原码相互转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。

补码到底是个什么东西 什么是补码

什么是补码 补码到底是个什么东西

概述

先引入一个前提,在计算机中数字是以二进制进行存储的,也就是我们看到的2,在计算机中存储的是10。我们进行的加法运算 2+1=3 在计算机中是这样的 这里先假设计算机存储的是4位二进制数字 0010+0001=0011

很容以看的出来,4为二进制数能表示的最大数字是1111,就像两位十进制数表示的最大数字是99一样。那如果在进行加法运算时,结果超出存储的容量怎么办?比如:9+9=18 二进制表示为:1001+1001=10010,但是,因为只能存储4位数的原因,最高位丢了,结果变成了 0010,也就是2,这时是发生了溢出的。在做运算时要避免数值发生溢出 当然,现在计算机存储的数字为64位,日常使用完全不用担心

运算不光有加法,还有减乘除。乘法就是多次加法,除法就是多次减法。那么减法如何实现呢?在刚开始的时候,计算机只能进行加法运算,这时一部分人想办法让其能够直接进行减法计算,而另一部分人想通过加法来实现减法,最终后者先给出了解决方案。 只是我臆想的情景

通过加法来实现减法

还记得上面提到的,四位二进制数表示的最大数字为15,当发生溢出时:

16=二进制:10000 = 0

17=二进制:10001 = 1

显然,去掉最高位等于减去16

那么能不能利用加法溢出来实现减法呢?下面简单推倒一下:

9-2=7 若要实现 9+x=7 那么利用溢出的原理,就要实现 9+x=7+16=23 简单的解一下方程 x=23-9=14 , 很好,来验证一下:

9+14 的二进制表示为:1001+1110=10111 最高位溢出,结果为:0111 也就是7,完美。

下面问题来了:如何将上边的2转成14呢?也就是讲二进制的0010转成1110。他们有什么关系呢?

伟大的数学科学家前辈们总结出了规律。并发明了反码和补码的概念。补码就是上面转换后的14。

原码=按位取反=反码

反码=加1=补码

虽然不知道这个规律是如何找出来的,但经过无数次验证,确实是这样。

引入负数

当引入了负数的概念时,为了表示正负,规定第一位为符号位 0为正,1为负,因为引入符号位,原来的4位数,能表示的最大值也变成了0111。

因为负数的引入,现在所有的减法都可以当做加法来实现了,9-2=9+ -2,或者说9+ -2=9-2。计算仍然是通过补码来实现。

负数的补码为:符号位不变按位取反,再加1

正数的补码为:它本身

负数的补码很好理解,就是上面总结的规律,利用加法来实现减法。正数的补码为啥是它本身呢?你看刚才分析的减法,只有被减数进行了转换,减数没变吧。很好理解。其实也是为了可以统一进行处理,引入补码后,正负数可以使用一套加减法规则进行计算。

简单实验一下:

2+ -4=-2

-4 = 二进制表示:1100 = 补码:1100

2 = 二进制表示:0010 = 补码:0010

1100+0010=1110 补码

将计算结果再转成原码 1010,-2没毛病

然后,有一个尴尬的问题,正数的0为: 0000,负数的0为:1000,同一个数字,但是换成补码后,你会发现是同一个数字: 0000。

总结一下:利用补码计算,就是通过加法来实现减法运算,是利用了计算机存储位数有限,超出发生溢出并丢失最高位的特性。

不知道补码是哪位伟大的科学家发明的,前人栽树后人乘凉,膜拜。

什么是补码原码和反码

计算机中的符号数有三种表示方法,即原码、反码和补码,具体如下:

原码。就是二进制定点表示法,原码表示法在数值前面增加了一位符号位,正数该位为0,负数该位为1,其余位表示数值的大小,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。是数值存储的一种,多应用于系统环境设置,如linux平台的目录和文件的默认权限的设置umask,就是使用反码原理。

补码。在计算机系统中,数值一律用补码来表示和存储。原因在于使用补码,可以将符号位和数值域统一处理;同时,加法和减法也可以统一处理。


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