无论什么类型的数字,在计算机中,都是以“二进制代码”存储的。
下面按照八位二进制来说明,其它位数,自行脑补。
十进制数 0,存放的,就是二进制 0000 0000。
十进制数 +1,就加上 1,二进制是 0000 0001。
十进制数 +2,就再加 1,二进制是 0000 0010。
。。。
十进制数 +127,加 1加 1...,就加到了 0111 1111。
+127,这就是最大数值。
----------
负数怎么办? 你就从 0,依次递减吧。
十进制数 0,以二进制 0000 0000 存放。
十进制数 -1,就减去 1,得 1111 1111 = 255(十进制)。
十进制数 -2,就再减 1,得 1111 1110 = 254。
十进制数 -3,就再减 1,得 1111 1101 = 253。
。。。
十进制数 -128,减 1减 1...,得 1000 0000 = 128。
不要再减了,这就是最小值了。
(你再继续减,就是 0111 1111,这就是+127 了。)
因此,最小数就是-128。
----------
总结:
零和正数:直接用二进制存放。
负数:存放形式是【256+这个负数】。
这套存放格式,就是所谓的【补码】。
求【补码】,就是这么简单。
完全不用绕到“原码反码符号位”那么远。
可以用十进制来计算。如果需要二进制,你就再转换一下。
用这个方法,不涉及原码反码符号位,就少了不少麻烦事。
----------
为什么负数用补码存储?
利用补码,可以把减法运算,转换成加法。
(所以,在计算机中,有一个加法器,就够用了。)
例如,6-2 = 4,用补码运算如下:
6 的补码是 0000 0110
+ -2 的补码是 1111 1110
-----------------
(1) 0000 0100 (= 4 的补码)
(括号中的 1,是进位,舍弃不要了。)
注意:
如果运算结果超出了-128~+127 的范围,结果将是错的。
这种现象称为“溢出”。
再注意一下:进位,并不等于溢出。
---------
因为补码的这个特性,所以,在计算机中,只是使用补码存放数据。
而原码反码,在计算机中,都是不存在的。
原码反码 的用途,仅仅是用于“心算、笔算”。
其实,笔算的方法,并非只有“取反加一”。
另外,-128,有补码,但是却没有原码反码!
用“取反加一”来求-128 的补码,无异于缘木求鱼。
所以,大家,完全不必在原码反码 上浪费时间精力。
但是,考试怎么办?
呃 ...,还是别跟老师较劲,他怎么乱讲,你就怎么答吧。
补码不是特意设计出来的。
正常数字的计算,就有“补数”出现。
比如一个小朋友,数数,只会数到两位,到了一百,就从头开始数。
循环的周期,就是一百。
那么,对于他来说,减一,就和 +99 相同。
如: 24 - 1 = 23
24 + 99 = (一百) 23
忽略进位的一百,这两种算法,就是相同的。
99,就是-1 的补数。
计算公式: 补数 = 周期 + 负数。
按此公式,大家可以自己求出其它负数的补数。
-----------------
在计算机中,使用二进制,补数,就称为:补码。
各种计算机,所能计算二进制的位数,都是固定的。
八位机中,其数字是:0000 0000 ~ 1111 1111(十进制255)。
再加一,出现的进位就是 2^8 = 256。
即,八位机的计数周期,是 256。
按照前面的公式,负数的补码是: 周期 + 该负数。
(也有写成: 周期 - | 负数 |。 即:周期 - 对应的正数。)
那么,-1 的补码,就是 256-1 = 255 = 1111 1111(二进制)。
用“取反加一”来求,也是这个结果。
但是,用“取反加一”,就要记很多无用的东西:原码反码符号位等等。
而且,学习“取反加一”这方法,学不明白“加法代替减法”。
也不知道为什么,各本书,都写这些模糊学生思维的方法。
补码的设计目的是:
⑴使符号位能与有效值部分一起参加运算,从而简化运算规则.
⑵使减法运算转换为加法运算,进一步简化计算机中运算器的线路设计 所有这些转换都是在计算机的最底层进行的,而在我们使用的汇编、C等其他高级语言中使用的都是原码。
负数的补码就是对反码加1,而正数不变,正数的原码反码补码是一样的。