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  • 原码、反码和补码之间的转换

    由于正数的原码、补码、反码表示方法均相同,不需转换。
    在此,仅以负数情况分析。
    (1) 已知原码,求补码。
    例:已知某数X的原码为10110100B,试求X的补码和反码。
    解:由[X]原=10110100B知,X为负数。求其反码时,符号位不变,数值部分按位求反;求其补码时,再在其反码的末位加1。
    1 0 1 1 0 1 0 0 原码
    1 1 0 0 1 0 1 1 反码,符号位不变,数值位取反
    1 +1
    1 1 0 0 1 1 0 0 补码
    故:[X]补=11001100B,[X]反=11001011B。
    (2) 已知补码,求原码。
    分析:按照求负数补码的逆过程,数值部分应是最低位减1,然后取反。但是对二进制数来说,先减1后取反和先取反后加1得到的结果是一样的,故仍可采用取反加1 有方法
    例:已知某数X的补码11001100B,试求其原码。
    解:由[X]补=11001100B知,X为负数。求其原码表示时,符号位不变,数值部分按位求反,再在末位加1。
    1 1 0 0 1 1 0 0 补码
    1 0 1 1 0 0 1 1 符号位不变,数值位取反

    1 +1
    1 0 1 1 0 1 0 0 原码
    1.3.2 有符号数运算时的溢出问题
    请大家来做两个题目:
    两正数相加怎么变成了负数???
    1)(+72)+(+98)=?
    0 1 0 0 1 0 0 0 B +72
    + 0 1 1 0 0 0 1 0 B +98
    1 0 1 0 1 0 1 0 B -42
    两负数相加怎么会得出正数???
    2)(-83)+(-80)=?
    1 0 1 0 1 1 0 1 B -83
    + 1 0 1 1 0 0 0 0 B -80
    0 1 0 1 1 1 0 1 B +93
    思考:这两个题目,按照正常的法则来运算,但结果显然不正确,这是怎么回事呢?
    答案:这是因为发生了溢出。
    如果计算机的字长为n位,n位二进制数的最高位为符号位,其余n-1位为数值位,采用补码表示法时,可表示的数X的范围是 -2n-1≤X≤2n-1-1
    当n=8时,可表示的有符号数的范围为-128~+127。两个有符号数进行加法运算时,如果运算结果超出可表示的有符号数的范围时,就会发生溢出,使计算结果出错。很显然,溢出只能出现在两个同符号数相加或两个异符号数相减的情况下。

    对于加法运算,如果次高位(数值部分最高位)形成进位加入最高位,而最高位(符号位)相加(包括次高位的进位)却没有进位输出时,或者反过来,次高位没有进位加入最高位,但最高位却有进位输出时,都将发生溢出。因为这两种情况是:两个正数相加,结果超出了范围,形式上变成了负数;两负数相加,结果超出了范围,形式上变成了正数。
    而对于减法运算,当次高位不需从最高位借位,但最高位却需借位(正数减负数,差超出范围),或者反过来,次高位需从最高位借位,但最高位不需借位(负数减正数,差超出范围),也会出现溢出。
    在计算机中,数据是以补码的形式存储的,所以补码在c语言的教学中有比较重要的地位,而讲解补码必须涉及到原码、反码。本部分演示作何一个整数的原码、反码、补码。过程与结果显示在列表框中,结果比较少,不必自动清除,而过程是相同的,没有必要清除。故需设清除各部分及清除全部的按钮。测试时注意最大、最小正负数。用户使用时注意讲解不会溢出:当有一个数的反码的全部位是1才会溢出,那么它的原码是10000...,它不是负数,故不会溢出。
    在n位的机器数中,最高位为符号位,该位为零表示为正,为一表示为负;其余n-1位为数值位,各位的值可为零或一。当真值为正时,原码、反码、补码数值位完全相同;当真值为负时,原码的数值位保持原样,反码的数值位是原码数值位的各位取反,补码则是反码的最低位加一。注意符号位不变。
    总结:提示信息不要太少,可“某某数的反码是某某”,而不是只显示数值。
    1.原码的求法:(1)对于正数,转化为二进制数,在最前面添加一符号位(这是规定的),用1表示负数,二表示正数.如:0000 0000是一个字节,其中0为符号位,表示是正数,其它七位表示二进制的值.其实,机器不管这些,什么符号位还是值,机器统统看作是值来计算. 正数的原码、反码、补码是同一个数!
    (2)对于负数,转化为二进制数,前面符号位为1.表示是负数.
    计算原码只要在转化的二进制数前面加上相应的符号位就行了.

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