二进制是一种以2为基数的数制系统,其核心特点和理解方式如下:
一、基本概念
二进制仅使用两个数码:0和1,类似于十进制的0-9。
进位规则
采用“逢二进一”的规则,当某一位数值达到2时,需向高位进1。例如:
- 1 + 1 = 10(二进制),相当于十进制的2。
位与字节
- 位(bit): 二进制的基本单位,每个位表示0或1,8个bit组成1字节(8B)。 - 常见单位
二、应用与特性
二进制是计算机内部数据表示和运算的基础,所有数据(如整数、浮点数)均以二进制形式存储和传输。
硬件优势
- 数字电路元件(如晶体管)可轻松实现0和1两种状态,降低硬件复杂度。
- 运算规则简单(仅两种状态),适合并行处理。
扩展性
通过增加位数,可表示更大数值。例如:
- 16位int可表示-32768到32767,64位long可表示更大范围。
三、与十进制的转换
十进制转二进制: 通过不断除以2取余数,逆序排列。例如: 23.375 → 10111.01 → 10111.001 → 10111.0010 → 10111.00101 → 10111.001011(二进制)。 二进制转十进制
1101.0110₂ = 1×2³ + 1×2² + 0×2¹ + 1×2⁰ + 0×2⁻¹ + 1×2⁻² + 1×2⁻³ = 29.625₁₀。
四、其他相关概念
十六进制:常用于简化二进制表示,每4位二进制对应1位十六进制(如1A₂=26₁₀)。
布尔逻辑:0表示False,1表示True,是计算机运算的基础。
总结
二进制是计算机科学的核心概念,其“逢二进一”的规则和二进制与十进制的转换是基础。理解二进制有助于掌握计算机原理及编程基础。