二进制加减法是计算机科学中的基础运算,其规则与十进制类似,但采用“逢二进一”的进制规则。以下是具体运算方法及示例:
一、二进制加法法则
基本规则
- 0 + 0 = 0
- 0 + 1 = 1
- 1 + 0 = 1
- 1 + 1 = 10(向高位进位)
- 例如:1010 + 1011 = 10101(逢二进一)
进位处理
- 当某一位结果为10时,需向高位进1,本位保留0。例如:1101 + 1010 = 11001
补码加法
- 负数以补码形式表示,加法运算直接相加
二、二进制减法法则
基本规则
- 0 - 0 = 0
- 1 - 0 = 1
- 1 - 1 = 0
- 0 - 1 = 1(向高位借2)
- 例如:1010 - 1011 = 1001(借1当2)
借位处理
- 当被减数某位为0,减数对应位为1时,需向高位借1(借1当2),本位加2。例如:1001 - 1010 = 1001(最高位借1)
补码减法
- 减去一个数等于加上其补码。例如:1010 - 1001 = 1010 + 0101 = 1001
三、运算示例
加法示例
1011 + 1101 = ?
从右到左逐位相加:
第1位:1 + 1 = 10(进位1)
第2位:1 + 0 + 1(进位)= 10(进位1)
第3位:0 + 1 + 1(进位)= 10(进位1)
第4位:1 + 1 + 1(进位)= 11(进位1)
最终结果:11001(二进制)= 29(十进制)
减法示例
1010 - 1001 = ?
转换为加法:1010 + 0101(1001的补码)
逐位相加:
第1位:0 + 1 = 1
第2位:1 + 0 = 1
第3位:0 + 1 = 1
第4位:1 + 1 = 10(进位1)
最终结果:1001(二进制)= 9(十进制)
四、注意事项
符号位处理
- 最高位为符号位:0表示正数,1表示负数。 - 例如:-5的二进制为10000111(8位补码)
溢出判断
- 加法:若最高位进位,则结果溢出(不可信)
- 减法:若借位导致符号位变化,结果溢出
通过以上规则,可系统地进行二进制加减运算。实际应用中,计算机通过硬件电路高效实现这些运算,而编程时则需注意数据类型和溢出处理。