负数在计算机中的二进制表示通常采用 补码形式,其转换方法可分为以下步骤:
一、负数二进制表示的原理
直接在最高位(符号位)标1,其余位表示绝对值的二进制。例如,-5的原码为`10000001`(8位)。
原码除符号位外逐位取反。例如,5的反码为`11111010`。
反码加1。例如,-5的补码为`11111011`。
补码的设计使得加法和减法运算可以统一处理,简化了计算机硬件设计。
二、具体转换步骤(以-5为例,8位系统)
5的二进制为`00000101`。
求反码
将绝对值的二进制逐位取反,得到`11111010`。
求补码
反码加1,得到`11111011`。
三、扩展说明
位数选择: 根据精度需求选择二进制位数。例如,8位系统可表示-128到+127的整数,16位系统可表示更大范围的数。
符号位处理:最高位为符号位(0表示正数,1表示负数),其余位表示数值。
负零表示:补码系统中,-0与+0表示相同,均为`00000000`。
四、示例总结
| 步骤 | 示例数 | 二进制表示 |
|------------|--------|---------------------|
| 原码 | -5 | 10000001|
| 反码 | -5 | 11111010|
| 补码 | -5 | 11111011|
通过上述步骤,任意十进制负数均可转换为二进制补码形式。