二进制是一种数制,其核心特点和概念如下:
一、基本定义
二进制采用0和1两个数码表示数值,基数为2,遵循“逢二进一”的进位规则。
符号与表示
每个二进制位称为“bit”(bit是二进制bit的缩写),8个bit组成1个字节(8b),例如二进制数1101表示十进制的13。
二、计算机中的二进制
数据存储与运算
计算机内部所有数据(如整数、浮点数等)均以二进制形式存储和运算,因其简单性和可靠性。
位运算基础
- 与、或、非运算: 二进制数可直接进行逻辑运算,例如: - 1 AND 1 = 1 - 1 OR 0 = 1
- 0 NOT = 1
- 位移操作:左移n位相当于乘以2ⁿ,右移n位相当于除以2ⁿ。
三、二进制与十进制的转换
二进制转十进制
采用“按权展开求和”法,例如1101 = 1×2³ + 1×2² + 0×2¹ + 1×2⁰ = 13。
十进制转二进制
通过“辗转除2取余”法,将十进制数不断除以2并记录余数,倒序排列即可,例如23的二进制表示为10111。
四、应用与优势
计算机优势
- 数字电路简单,元件少,成本低;
- 运算规则简单,适合并行处理。
扩展应用
除计算机外,二进制还用于通信、编码(如ASCII)、加密等领域。
五、历史背景
二进制由18世纪德国数学家莱布尼茨提出,因其与逻辑运算的契合度,成为计算机科学的基础。
通过以上要点,可见二进制不仅是计算机领域的核心概念,也是现代信息技术的基石。