浮点小数转换为二进制主要分为整数部分和小数部分分别处理,最终组合成符合IEEE标准的32位或64位格式。具体步骤如下:
一、转换步骤
- 采用 除2取余法:
将整数部分不断除以2,记录每次的余数,然后将余数逆序排列。例如,22转换为二进制:
$$
22 div 2 = 11 quad text{余数} 0
11 div 2 = 5 quad text{余数} 1
5 div 2 = 2 quad text{余数} 1
2 div 2 = 1 quad text{余数} 0
1 div 2 = 0 quad text{余数} 1
$$
- 逆序后得到: 10110。
- 采用 乘2取整法:
将小数部分乘以2,记录每次的整数部分(0或1),直到小数部分为0或达到精度要求。例如,0.874转换为二进制(保留6位):
$$
0.874 times 2 = 1.748 quad text{取整} 1
0.748 times 2 = 1.496 quad text{取整} 1
0.496 times 2 = 0.992 quad text{取整} 0
0.992 times 2 = 1.984 quad text{取整} 1
0.984 times 2 = 1.968 quad text{取整} 1
0.968 times 2 = 1.936 quad text{取整} 1
$$
- 最终结果为: 1111011.110111(二进制)。
二、组合与标准化
符号位:最高位表示符号(0为正,1为负)。
指数位:采用偏移量表示(如单精度float为127,双精度double为1023)。
尾数位:包含有效数字,遵循隐含位技术(最高位1不存储)。
三、示例
以十进制数 22.8125为例:
整数部分:22 → 10110
小数部分:0.8125 → 1010(二进制)
组合后(单精度):10110 1010 0000 0000 0000 0000 0000 0000(二进制)。
四、注意事项
精度问题:小数部分可能为无限循环二进制数,需根据需求截断或四舍五入。
标准遵循:实际应用中需按IEEE 754标准进行存储和转换。