如何使用二进制数据

使用二进制数据涉及数据的存储、处理和传输，以下是综合多个来源的实用方法：

一、二进制数据表示与转换

基本规则

- 二进制由0和1组成，从右往左依次表示2⁰、2¹、2²等幂次，遵循逢二进一规则。

- 例如：二进制`1011`转换为十进制为$1×2³ + 0×2² + 1×2¹ + 1×2⁰ = 11$。

符号表示

- 正数直接用0开头，负数需用1开头（补码表示）。

- 示例：十进制-5的8位二进制表示为`10000101`（最高位为符号位）。

进制转换

- 二进制转十进制：

按位权求和，如`00100111`=39。

- 二进制转八进制/十六进制：每3/4位二进制对应1位八/十六进制，不足补零。

二、二进制数据存储

数据库存储

- 使用BLOB（Binary Large Object）类型存储大体积数据（如图像、音频）。

- 示例SQL语句：

```sql

CREATE TABLE images (id INT PRIMARY KEY, image BLOB);

INSERT INTO images (image) VALUES (LOAD_FILE('/path/to/image.png'));

```

文件系统存储

- 二进制文件直接存储为0和1的序列，常用`dd`命令提取部分数据。

- 示例：`dd if=example.bin of=partial_data.bin bs=1M`（按1MB块提取）。

三、二进制数据处理

基础运算

- 加法（逢二进一）、减法（借位）、乘法（逐位相乘）、除法（逐位相除）遵循二进制规则。

- 示例：

- 二进制`1101`（13）+ `1011`（11）= `11000`（24）。

移位运算

- 左移（`<<`）：数值左移n位相当于乘以2ⁿ，右移（`>>`）相当于除以2ⁿ。

- 示例：`1011 << 2`= `101100`（26）。

逻辑运算

- 包括与（AND）、或（OR）、异或（XOR）、非（NOT）等基本逻辑操作。

四、二进制数据读写（编程示例）

Python读写

- 读取：`with open（'example.bin', 'rb'） as f: data = f.read（）`

- 写入：`with open（'data.bin', 'wb'） as f: f.write（b'Hello, World!'）`

- 使用库：`binni2`支持直接读写整数、浮点数等数据类型。

数据库操作

- 通过JDBC或ORM框架（如Hibernate）操作BLOB数据，简化二进制文件存储。

五、注意事项

数据对齐：

存储时需注意数据对齐，避免因填充位导致错误。

压缩与索引：大文件建议压缩存储，并为查询字段建立索引以优化性能。

安全性：处理二进制数据时需注意文件类型验证，防止恶意代码注入。

通过以上方法，可灵活实现二进制数据的存储、处理与传输，满足不同场景需求。