計(jì)算機(jī)中的計(jì)數(shù)方法(電腦如何合計(jì)小計(jì)數(shù))
在計(jì)算機(jī)中,信息有兩大類,一類為控制信息,一類為數(shù)據(jù)信息,這兩類信息,都是由二進(jìn)制數(shù)字表示??刂菩畔⒕褪俏覀兙幊讨谐Uf的機(jī)器碼。數(shù)據(jù)信息又可細(xì)分為數(shù)字信息和非數(shù)字信息。非數(shù)字信息有文字、圖片、視頻等,都有著自己對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼規(guī)則。數(shù)字信息就是我們常說的數(shù)學(xué)上的數(shù)字,按照正負(fù)可分為:正數(shù)、負(fù)數(shù),按照小數(shù)情況可分為:純整數(shù)、純小數(shù)、帶小數(shù)整數(shù),這些數(shù)在計(jì)算機(jī)上編碼一般有四種:原碼、反碼、補(bǔ)碼、移碼。
計(jì)數(shù)方法就是使用一組符號(hào),按照一定規(guī)律,表示一定數(shù)量含義。計(jì)數(shù)方法來源于人們的生產(chǎn)生活,比如我們常用的一周,它使用的符號(hào)是“一”、“周”兩個(gè)漢字,它的規(guī)律是“一”字在“周”字的前面,它的數(shù)量含意是七天,當(dāng)然它還包含了只要滿足七天就用一周來概括這一條規(guī)律,這樣子的概括規(guī)律,我們一般稱它為進(jìn)位方法。
人們按照表示方法的特征,把計(jì)數(shù)方法分為阿拉伯、漢字、英語、古羅馬等計(jì)數(shù)方法,其中阿拉伯?dāng)?shù)字是我們現(xiàn)代數(shù)字體系中,最主要的組成部分,它有一個(gè)十分突出的特征就是它的數(shù)字位置據(jù)有數(shù)量含義,它按照從右到左的順序排列數(shù)碼,數(shù)碼順序位置包含的數(shù)量意義從右至左等比上升。而其它計(jì)數(shù)方法如漢字,使用百、千、萬等字的修飾來表示更多的數(shù)量意義,相比阿拉伯?dāng)?shù)字書寫上更加繁瑣。
根據(jù)進(jìn)位方法的特征,人們又把計(jì)數(shù)方法分為二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制等,十進(jìn)制是我們生活中常用到的計(jì)數(shù)方式,二進(jìn)制是計(jì)算機(jī)常用到的計(jì)數(shù)方式,這兩種計(jì)數(shù)方法的構(gòu)成要素基本相同,這里,我們以阿拉伯?dāng)?shù)字體系為例。
十進(jìn)制:
數(shù)碼:1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。
進(jìn)位方法:逢10進(jìn)1,即表示的數(shù)量含義在當(dāng)前位滿10后,用當(dāng)前位置的數(shù)碼無法表示,就向右一位增加一位數(shù)碼表示。
二進(jìn)制:
數(shù)碼:1、0。
進(jìn)位方法:逢2進(jìn)1。
在書寫過程中,二進(jìn)制和十進(jìn)制有相同數(shù)碼,容易混淆,所以在書寫時(shí),將數(shù)碼寫在圓括號(hào)內(nèi),并在右下角,標(biāo)上對(duì)應(yīng)的進(jìn)制數(shù),如:
二進(jìn)制:
十進(jìn)制:
計(jì)算機(jī)使用二進(jìn)制是為了便于電路實(shí)現(xiàn),但我們?nèi)祟惓i喿x和使用的是十進(jìn)制,直接用二進(jìn)制有許多不便,因此在實(shí)際情況中,會(huì)先將二進(jìn)制轉(zhuǎn)為十進(jìn)制,使用的方法是按權(quán)展開,如二進(jìn)制10110111轉(zhuǎn)為十進(jìn)制:
按權(quán)展開事實(shí)上是將數(shù)量含義顯化出來,如果上式不好理解,我們?cè)賮砜纯词M(jìn)制183的按權(quán)展開:
而十進(jìn)制轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制,通常短除法,步驟如下:
將需要轉(zhuǎn)化的十進(jìn)制數(shù)作為被除數(shù),將2作為除數(shù),進(jìn)行取余運(yùn)算
將得到的余數(shù)記錄,再將商數(shù)作為被除數(shù),2依然作為除數(shù),繼續(xù)進(jìn)行取余運(yùn)算
重復(fù)第二步,直到商為零,再將記錄的余數(shù)根據(jù)計(jì)算的順序從后至前取出,再從左向右寫在紙面上,就得到了它的二進(jìn)制數(shù)。
例如將183轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù):
將上述余數(shù)從下至上取出,從左到右排列得到二進(jìn)制數(shù):10110111。
十進(jìn)制和二進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)化需要經(jīng)過一系列的運(yùn)算,過程繁瑣,于是人們又想到了八進(jìn)制、十六進(jìn)制,它們和二進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)化相對(duì)簡(jiǎn)單很多,一位八進(jìn)制對(duì)應(yīng)三位二進(jìn)制,一位十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)四位二進(jìn)制,這種關(guān)系,可以從按權(quán)展開的方法中推導(dǎo)出來。