整数的原码、反码、补码是什么意思

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-01
整数的原码、反码、补码是十进制数在机器里面的二进制表示方式。
在计算机内,定点数有3种表示法:原码、反码和补码。
所谓原码就是前面所介绍的二进制定点表示法,即最高位为符号位,“0”表示正,“1”表示负,其余位表示数值的大小。
反码表示法规定:正数的反码与其原码相同;负数的反码是对其原码逐位取反,但符号位除外。
补码表示法规定:正数的补码与其原码相同;负数的补码是在其反码的末位加1。
1、原码、反码和补码的表示方法
(1) 原码:在数值前直接加一符号位的表示法。
例如: 符号位 数值位
[+7]原= 0 0000111 B
[-7]原= 1 0000111 B
注意:a. 数0的原码有两种形式:
[+0]原=00000000B [-0]原=10000000B
b. 8位二进制原码的表示范围:-127~+127
(2)反码:
正数:正数的反码与原码相同。
负数:负数的反码,符号位为“1”,数值部分按位取反。
例如: 符号位 数值位
[+7]反= 0 0000111 B
[-7]反= 1 1111000 B
注意:a. 数0的反码也有两种形式,即
[+0]反=00000000B
[- 0]反=11111111B
b. 8位二进制反码的表示范围:-127~+127
(3)补码的表示方法
1)模的概念:把一个计量单位称之为模或模数。例如,时钟是以12进制进行计数循环的,即以12为模。在时钟上,时针加上(正拨)12的整数位或减去(反拨)12的整数位,时针的位置不变。14点钟在舍去模12后,成为(下午)2点钟(14=14-12=2)。从0点出发逆时针拨10格即减去10小时,也可看成从0点出发顺时针拨2格(加上2小时),即2点(0-10=-10=-10+12=2)。因此,在模12的前提下,-10可映射为+2。由此可见,对于一个模数为12的循环系统来说,加2和减10的效果是一样的;因此,在以12为模的系统中,凡是减10的运算都可以用加2来代替,这就把减法问题转化成加法问题了(注:计算机的硬件结构中只有加法器,所以大部分的运算都必须最终转换为加法)。10和2对模12而言互为补数。
同理,计算机的运算部件与寄存器都有一定字长的限制(假设字长为8),因此它的运算也是一种模运算。当计数器计满8位也就是256个数后会产生溢出,又从头开始计数。产生溢出的量就是计数器的模,显然,8位二进制数,它的模数为28=256。在计算中,两个互补的数称为“补码”。
2)补码的表示:
正数:正数的补码和原码相同。
负数:负数的补码则是符号位为“1”,数值部分按位取反后再在末位(最低位)加1。也就是“反码+1”。
例如: 符号位 数值位
[+7]补= 0 0000111 B
[-7]补= 1 1111001 B
补码在微型机中是一种重要的编码形式,请注意:
a. 采用补码后,可以方便地将减法运算转化成加法运算,运算过程得到简化。正数的补码即是它所表示的数的真值,而负数的补码的数值部份却不是它所表示的数的真值。采用补码进行运算,所得结果仍为补码。
b. 与原码、反码不同,数值0的补码只有一个,即 [0]补=00000000B。
c. 若字长为8位,则补码所表示的范围为-128~+127;进行补码运算时,应注意所得结果不应超过补码所能表示数的范围。
2.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11101110B,试求其原码。
解:由[X]补=11101110B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 1 0 1 1 1 0 补码
1 0 0 1 0 0 0 1 符号位不变,数值位取反
1 +1
1 0 0 1 0 0 1 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.
2.反码的求法:对于负数,将原码各位取反,符号位不变.
3.补码的求法:对于负数,将反码加上二进制的1即可,也就是反码在最后一位上加上1就是补码了.

在计算机中,并不存在原码和反码。

在计算机中,只用补码表示带符号数。

使用补码的意义:可用加法,代替减法运算,从而简化计算机硬件。

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理解补码,要先从补数开始。

时针转一圈,周期是 12 小时。

倒拨 3 小时,就可以用正拨 9 小时代替。

9 就是-3 的补数。 9 = 12-3

同理,分针倒拨 X 分,也可以用正拨“60-X”代替。

60 是分针的周期。

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对于两位十进制 0~99,周期就是一百。

这时,减一,你就可以用 +99 代替。

   25 - 1 = 24

   25 + 99 = (1) 24

结果取两位,舍弃进位。这两种算法,功能就是相同的。

   99,就称为-1 的补数。

   98,就是-2 的补数。

   。。。

   其它补数,你自己都会求的。

利用补数,就可以用加法,代替减法运算。

补数怎么求?

  正数,不需要求补数。也可以说,本身就是补数。

  负数的补数 = 周期 + 该负数。

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计算机使用二进制,补数,就改称:补码。

八位二进制,共有 256 个数字。周期就是 256。

  负数的补码 = 256+该负数。

16 位二进制,共有 2^16 个数字。周期就是 65536。

  负数的补码 = 65536+ 该负数。

正数,不需要做变换。或者说,正数本身就是补码。

那么,在八位二进制时:

 -1 的补码是:256-1 = 255 = 1111 1111(二进制)。

 -2 的补码是:254 = 1111 1110。

 -3 的补码是:253 = 1111 1101。

 。。。

 -128 补码:128 = 1000 0000。

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补码的应用如: 7-3 = 4。

用补码的计算过程如下:

    7 的补码=0000 0111

    -3的补码=1111 1101

--相加-------------

   得:  (1)  0000 0100 = 4 的补码

舍弃进位,只保留八位,结果肯定正确。

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有了补码,计算机,仅需配置一个加法器即可。

而原码和反码,不具备这种能力。

所以,在计算机中,并没有原码和反码。

原码和反码,根本不存在。

都是多少,就不必关心了。



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#董怎官# 谁可以告诉我计算机中补码,反码和原码的准确定义? -
(18058449934): 原码是一串二进制数,是原始数据,最高位为符号位,正数为0,负数为1. 反码是对原码各位进行求反得到,不改变符号位. 补码分两种情况: 1,对正数来说,补码即原码. 2,对负数来说,补码是原码的反码再加上1. 计算机中一般用补码来表示数据.

#董怎官# 关于原码,反码,补码的定义(要分正负数,有符号和无符号的),写得详细些,通俗易懂 -
(18058449934): 原码就是这个数值本身的二进制形式 例如0000 0001 表示+11000 0001 表示-1 有符号最高位表示符号位,0表示正,1表示负.正数的原码,反码,补码都是这个数值本身的二进制形式. (2)负数的原码是数值的本身二进制形式. 负数的反码是...

#董怎官# 什么叫原码 补码 反码
(18058449934): 简单说就是二进制数 分正数和负数之分 正数的原码 反码 补码 都一样 负数的反码是0变1 1变0 补码就是在反码的基础上加1. 明白不 ? 好好整吧,加油 相信你一定能搞定.

#董怎官# 计算机的原码,反码,补码是怎么回事?可以举例说明吗? -
(18058449934): 计算机的原码,反码,补码是怎么回事?可以举例说明吗?计算机中,并没有原码和反码.补码是怎么回事?这得从“补数”谈起.计算机所计算的位数,是固定的,如八位机...位数限定之后,就可以用“补数”代替负数,用加法实现减法...

#董怎官# 请大侠告诉我原码,反码,补码的定义
(18058449934): 原=10110100B 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 反=11001011B 补=11001100B

#董怎官# 请问,什么叫原码反码补码?说简单些 -
(18058449934): 原码表示法是机器数的一种简单的表示法.其符号位用0表示正号,用:表示负号,数值一般用二进制形式表示.设有一数为x,则原码表示可记作[x]原.补码可由原码得到.如果机器数是正数,则该机器数的补码与原码一样;如果机器数是负数,则该机器数的补码是对它的原码(除符号位外)各位取反,并在未位加1而得到的.设有一数X,则X的补码表示记作[X]补.反码可由原码得到.如果机器数是正数,则该机器数的反码与原码一样;如果机器数是负数,则该机器数的反码是对它的原码(符号位除外)各位取反而得到的.设有一数X,则X的反码表示记作[X]反.

#董怎官# 原码 补码 反码 -
(18058449934): 一、原码、反码、补码的定义1、原码的定义①小数原码的定义 [X]原=X0≤X <1 1- X -1 < X ≤ 0 例如: X=+0.1011 , [X]原= 01011 X=-0.1011 [X]原= 11011②整数原码的定义...

#董怎官# 原码,反码,补码各有什么作用呀 -
(18058449934): 原码:可直观反映出数据的大小. 补码:将加减运算统一为加法运算. 反码:方便原码和补码的相互转换

#董怎官# 什么是补码原码和反码?
(18058449934): 用二进制数表示数值的方法:原码表示法是机器数的一种简单的表示法.最高位是符号位,其符号位用0表示正号,用:1表示负号,数值一般用二进制形式表示.例 6的 8位二进制原码=00000110;-6的 8位二进制原码=10000110反码可由原码得...

#董怎官# 正负数的原码、反码和补码的区别 -
(18058449934): 正数的原码,反码,补码都是一样的. 负数的原码你应该知道的,就是带符号位的二进制数.反码,符号位不变为1,其他每位二进制数取反,1变0,0变1.补码就是在反码的基础上,符号位不变,最低位加1,得到补码.这里有个简单的求补码的方法,从原码的最低位向最高位看去,遇到第一个1前,保持不变,第一个1前面的二进制串取反(符号位保持不变). 下面是一个例子. x=1011 0110 这是一个负数,它的原码,反码,补码分别是:1011 0110,1100 1001,1100 1010 用上面的那个简单的方法就可以一步写出来了. 有关更详细的原理,可以交流一下.