二进制是一种基于2的幂次的数制系统,其核心特点如下:
基数为2
二进制仅使用两个数字0和1表示数值,符合“逢二进一”的进位规则。
位权与权重
每个二进制位对应2的幂次,最右边的位(最低位)权重为2⁰,依次向左增加。例如,二进制数1011表示 $1 times 2^3 + 0 times 2^2 + 1 times 2^1 + 1 times 2^0 = 11_{10}$。
与十进制的转换
十进制数可通过不断除以2并记录余数转换为二进制。例如,将23.375转换为二进制:
$$
23.375 div 2 = 11.6875 quad text{余数} 1
11.6875 div 2 = 5.84375 quad text{余数} 1
5.84375 div 2 = 2.921875 quad text{余数} 1
2.921875 div 2 = 1.4609375 quad text{余数} 1
1.4609375 div 2 = 0.73046875 quad text{余数} 1
text{小数部分继续转换} quad text{得到} 1.1101001_2
$$
最终结果为 $10111.1101_2$。
二进制在计算机科学中的重要性体现在其物理实现与逻辑运算的天然匹配性,以及信息编码的高效性。