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进制转换

由 依然范特西╮ 提交于 2019-12-07 23:36:35

我们知道十进制转换成二进制用短除法，但是为什么用短除法呢？请往下看。

“数制”只是一套符号系统来表示指称“量”的多少。我们用“1”这个符号来表示一个这一“量”的概念。自然界的“量”是无穷的，我们不可能为每一个“量”都造一个符号，这样的系统没人记得住。所以必须用有限的符号按一定的规律进行排列组合来表示这无限的“量”。符号是有限的，这些符号按照某种规则进行排列组合的个数是无限的。十进制是10个符号的排列组合，二进制是2个符号的排列组合。

在进行进制转换时有一基本原则：转换后表达的“量”的多少不能发生改变。二进制中的111个苹果和十进制中的7个苹果是一样多的。

十进制中的数位排列是这样的…… 万 千 百 十 个 十分 百分 千分……

R进制中的数位排列是这样的……R^4 R^3R^2 R^1 R^0 R^-1 R^-2 R^-3……

可以看出相邻的数位间相差进制的一次方。

以下部分来源：知乎网友

进制这事儿，说到底就是位值原理，即：同一个数字，放在不同的数位上，代表不同大小的“量”。例如：十进制中，百位上的1表示100，十位上的1表示10。

任何进制中，每个数都可以按位权展开成各个数位上的数字乘以对应数位的位权，再相加的形式，如：
　　十进制的123=1×100+2×10+3×1
　　十进制的9876=9×1000+8×100+7×10+6×1
　　问：为啥相应的数位是1000、100、10、1？为啥不是4、3、2、1？

答：十进制，满十进一，再满十再进一，因此要想进到第三位，得有10×10；第4位得有10×10×10

这样我们就知道了：

对10进制，从低位到高位，依次要乘以10^0，10^1,10^2,10^3……，也就是1、10、100、1000
　　对2进制，从低位到高位，依次要乘以2^0，2^1,2^2,2^3……，也就是1、2、4、8、……
　　下面我们开始转换进制（以十进制换成二进制为例）：
　　原来十进制咱们的数位叫 千位、百位、十位……
　　现在二进制数位变成了八位、四位、二位……
　　模仿上面十进制按位权展开的方式，把二进制数1011按权展开： 1011=1×2^3+0×2^2+1×2^1+1×2^0=1×8+0×4+1×2+1×1=8+2+1=11
　　接下来我们进行十进制往二进制的转换：
　　比较小的数，直接通过拆分就可以转换回去
　　比如13，我们把数位摆好八位、四位、二位，不能写十六了，因为一旦“十六”那个数位上的符号是“1”，那就表示有1个16，即便后面数位上的符号全部是“0”，把这个二进制数按权位展开后，在按照十进制的运算规律计算，得到的数也大于13了。那最多就只能包含“八”这个数位。 13-8=5，5当中有4，5-4=1
　　好啦，我们知道13=1*8+1*4+0*2+1*1 把“1”、“1”、“0”“1”这几个符号放到数位上去：

八位、四位、二位、一位
　　1 1 0 1
　　于是十进制数13=二进制数1101
　　现在你按照书上说的短除法来试试，会发现它和你凑数得到的结果刚好是一样的，为什么短除法可以实现进制的转换呢？为什么每次要除以进制呢？为什么要把余数倒着排列呢？
　　想要知道其中的道理的话，请仔细品味以下的递归原理（不知道递归没关系）：
　　（1）一个十进制数321的末尾是1，意味着一定是……+1，省略号部分一定是10的倍数，所以一个十进制数末尾是1意味着十进制数除以进制10一定余1。所以第一次除以10之后的余数，应该放在十进制的最后一个数位“个位”，也就是说个位上的符号是1。

类比，一个二进制数111（注意，数值不等于上面十进制的111）末尾是1，意味着一定是……+1，前面的省略号部分都是2的倍数。所以一个二进制数末尾是1，意味着它对应的十进制数除以进制2一定余1。所以第一次除以2之后的余数，应该放在二进制的最后一个数位“一位”，也就是说一位上的符号是1。

（2）如果一个十进制数321“十位”是2，我们希望把它转换为（1）的情况。那么我们把这个十进制数的末尾抹掉，也就是减去“个位”上的1，再除以进制10，得到32。这样原来“十位”上的“2”就掉到了“个位”上。再把32做（1）的处理。

类比，如果一个二进制数111“二位”是1，我们希望把它转换为（1）的情况，那么我们把这个二进制数的末尾抹掉，也就是减去“一位”上的1，再除以进制2，得到11。这样原来“二位”上的“1”就掉到了“一位”上。再把11做（1）的处理。

总结：其实这个过程就是把各个数位上的符号求出来的过程。

现在你应该可以回答以下问题了：为什么短除法可以实现进制的转换呢？为什么每次要除以进制呢？为什么要把余数倒着排列呢？

R进制转换成十进制就是按权位展开，把展开式放到十进制下，再按照“十进制”的运算规律计算。因为是十进制，所以就允许使用2、3、4、5、6、7、8、9了。所以2的n次方就不用写成指数，而可以用另外的八个符号来表示了。

十进制--->二进制

对于整数部分，用被除数反复除以2，除第一次外，每次除以2均取前一次商的整数部分作被除数并依次记下每次的余数。另外，所得到的商的最后一位余数是所求二进制数的最高位。

 

对于小数部分，采用连续乘以基数2，并依次取出的整数部分，直至结果的小数部分为0为止。故该法称“乘基取整法”。

给你一个十进制，比如：6，如果将它转换成二进制数呢？

10进制数转换成二进制数，这是一个连续除以2的过程：

把要转换的数，除以2，得到商和余数，

将商继续除以2，直到商为0。最后将所有余数倒序排列，得到数就是转换结果。

听起来有些糊涂？结合例子来说明。比如要转换6为二进制数。

“把要转换的数，除以2，得到商和余数”。

那么：

十转二示意图

要转换的数是6， 6 ÷ 2，得到商是3，余数是0。

“将商继续除以2,直到商为0……”

现在商是3，还不是0，所以继续除以2。

那就： 3 ÷ 2, 得到商是1,余数是1。

“将商继续除以2，直到商为0……”

现在商是1，还不是0，所以继续除以2。

那就： 1 ÷ 2, 得到商是0，余数是1

“将商继续除以2，直到商为0……最后将所有余数倒序排列”

好极！现在商已经是0。

我们三次计算依次得到余数分别是：0、1、1，将所有余数倒序排列，那就是：110了！

6转换成二进制，结果是110。

把上面的一段改成用表格来表示，则为：

被除数

计算过程

商

余数

6

6/2

3

0

3

3/2

1

1

1

1/2

0

1

（在计算机中，÷用 / 来表示）

二进制--->十进制

二进制数转换为十进制数

二进制数第0位的权值是2的0次方，第1位的权值是2的1次方……

所以，设有一个二进制数：0110 0100，转换为10进制为：

下面是竖式：

0110 0100 换算成十进制

从右往左开始换算

第0位 0 * 20 = 0

第1位 0 * 21 = 0

第2位 1 * 22 = 4

第3位 0 * 23 = 0

第4位 0 * 24 = 0

第5位 1 * 25 = 32

第6位 1 * 26 = 64

第7位 0 * 27 = 0

公式：第N位2(N)

---------------------------

100

用横式计算为：

0 * 20 + 0 * 21 + 1 * 22 + 0 * 23 + 0 * 24 + 1 * 25 + 1* 26 + 0 * 27 = 100

除0以外的数字0次方都是1，但0乘以多少都是0，所以我们也可以直接跳过值为0的位：

1 * 22 + 1 * 25 +1*26 = 100

十进制--->八进制

10进制数转换成8进制的方法，和转换为2进制的方法类似，唯一变化：除数由2变成8。

来看一个例子，如何将十进制数120转换成八进制数。

用表格表示：

被除数

计算过程

商

余数

120

120/8

15

0

15

15/8

1

7

1

1/8

0

1

120转换为8进制，结果为：170。

八进制--->十进制

八进制就是逢8进1。

八进制数采用 0～7这八数来表达一个数。

八进制数第0位的权值为8的0次方，第1位权值为8的1次方，第2位权值为8的2次方……

所以，设有一个八进制数：1507，转换为十进制为：

用竖式表示：

1507换算成十进制。

第0位 7 * 80 = 7

第1位 0 * 81 = 0

第2位 5 * 82 = 320

第3位 1 * 83 = 512

--------------------------

839

同样，我们也可以用横式直接计算：

7 * 80 + 0 * 81 + 5 * 82 + 1 * 83 = 839

结果是，八进制数 1507 转换成十进制数为 839

十进制--->十六进制

10进制数转换成16进制的方法，和转换为2进制的方法类似，唯一变化：除数由2变成16。

同样是120，转换成16进制则为：

被除数

计算过程

商

余数

120

120/16

7

8

7

7/16

0

7

120转换为16进制，结果为：78。

十六进制--->十进制

16进制就是逢16进1，但我们只有0~9这十个数字，所以我们用A，B，C，D，E，F这六个字母来分别表示10，11，12，13，14，15。字母不区分大小写。

十六进制数的第0位的权值为16的0次方，第1位的权值为16的1次方，第2位的权值为16的2次方……

所以，在第N（N从0开始）位上，如果是是数 X （X 大于等于0，并且X小于等于 15，即：F）表示的大小为 X * 16的N次方。

假设有一个十六进数 2AF5, 那么如何换算成10进制呢？

用竖式计算：

2AF5换算成10进制:

第0位： 5 * 160 = 5

第1位： F * 161 = 240

第2位： A * 162 = 2560

第3位： 2 * 163 = 8192

-------------------------------------

10997

直接计算就是：

5 * 160 + F * 161 + A * 162 + 2 * 163 = 10997

(别忘了，在上面的计算中，A表示10，而F表示15)

现在可以看出，所有进制换算成10进制，关键在于各自的权值不同。

假设有人问你，十进数 1234 为什么是 一千二百三十四？你尽可以给他这么一个算式：

1234 = 1 * 103 + 2 * 102 + 3 * 101 + 4 * 100

二进制--->八进制

（11001.101）（二）

整数部分： [1]  从后往前每三位一组，缺位处用0填补，然后按十进制方法进行转化， 则有：

001=1

011=3

然后我们将结果按从下往上的顺序书写就是：31，那么这个31就是二进制11001的八进制形式

八进制--->二进制

（31.5）（八）

整数部分：从后往前每一位按十进制转化方式转化为三位二进制数，缺位处用0补充 则有：

1---->1---->001

3---->11

然后我们将结果按从下往上的顺序书写就是：11001，那么这个11001就是八进制31的二进制形式

二进制--->十六进制

二进制和十六进制的互相转换比较重要。不过这二者的转换却不用计算，每个C，C++程序员都能做到看见二进制数，直接就能转换为十六进制数，反之亦然。

我们也一样，只要学完这一小节，就能做到。

首先我们来看一个二进制数：1111，它是多少呢？

你可能还要这样计算：1 * 20 + 1 * 21 + 1 * 22 + 1 * 23 = 1 * 1 + 1 * 2 + 1 * 4 + 1 * 8 = 15。

然而，由于1111才4位，所以我们必须直接记住它每一位的权值，并且是从高位往低位记，：8、4、2、1。即，最高位的权值为23 = 8，然后依次是 22 = 4，21=2， 20 = 1。

记住8421，对于任意一个4位的二进制数，我们都可以很快算出它对应的10进制值。

下面列出四位二进制数xxxx 所有可能的值（中间略过部分）

仅四位的二进制数

快速计算方法

十进制值

十六进制值

1111

8+4+2+1

15

F

1110

8+4+2+0

14

E

1101

8+4+0+1

13

D

1100

8+4+0+0

12

C

1011

8+0+2+1

11

B

1010

8+0+2+0

10

A

1001

8+0+0+1

9

9

……

0001

0+0+0+1

1

1

0000

0+0+0+0

0

0

二进制数要转换为十六进制，就是以4位一段，分别转换为十六进制。

如：

二进制数

1111 1101

1010 0101

1001 1011

对应的十六进制数

FD

A5

9B

十六进制--->二进制

反过来，当我们看到 FD时，如何迅速将它转换为二进制数呢？

先转换F：

看到F，我们需知道它是15（可能你还不熟悉A～F这六个数），然后15如何用8421凑呢？应该是8 + 4 + 2 + 1，所以四位全为1 ：1111。

接着转换 D：

看到D，知道它是13，13如何用8421凑呢？应该是：8 + 4 + 1,即：1101。

所以,FD转换为二进制数，为： 1111 1101

由于十六进制转换成二进制相当直接，所以，我们需要将一个十进制数转换成2进制数时，也可以先转换成16进制，然后再转换成2进制。

比如，十进制数 1234转换成二制数，如果要一直除以2，直接得到2进制数，需要计算较多次数。所以我们可以先除以16，得到16进制数:

被除数

计算过程

商

余数

1234

1234/16

77

2

77

77/16

4

13(D)

4

4/16

0

4

结果16进制为： 0x4D2

然后我们可直接写出0x4D2的二进制形式： 0100 1101 0010。

其中对映关系为：

0100 -- 4

1101 -- D

0010 -- 2

同样，如果一个二进制数很长，我们需要将它转换成10进制数时，除了前面学过的方法是，我们还可以先将这个二进制转换成16进制，然后再转换为10进制。

下面举例一个int类型的二进制数：

01101101 11100101 10101111 00011011

我们按四位一组转换为16进制： 6D E5 AF 1B

再转换为10进制：6*167+D*166+E*165+5*164+A*163+F*162+1*161+B*160=1,843,769,115

十进制--->负进制

下面是将十进制数转换为负R进制的公式：

N=(dmdm-1...d1d0)-R

=dm*(-R)m+dm-1*(-R)m-1+...+d1*(-R)1+d0*(-R)0

15=1*(-2)4+0*(-2)3+0*(-2)2+1*(-2)1+1*(-2)0

=10011(-2)

负数

编辑

负数的进制转换稍微有些不同。

先把负数写为其补码形式（在此不议），然后再根据二进制转换其它进制的方法进行。

例：要求把-9转换为八进制形式。则有：

-9的补码为1111 1111 1111 0111。从后往前三位一划，不足三位的加0

111---->7

110---->6

111---->7

111---->7

111---->7

001---->1

然后我们将结果按从下往上的顺序书写就是：177767，那么177767就是十进制数-9的八进制形式。

其实转化成任意进制都是一样的。

初学者最容易犯的错误！！！！！！！

犯错：（-617）D=（-1151）O=（-269）H

原因分析：如果是正数的话，上面的思路是正确的，但是由于正数和负数在原码、反码、补码转换上的差别，所以按照正数的求解思路去对负数进行求解是不对的。

正确的方法是：首先将-617用补码表示出来，然后再转换成八进制和十六进制（补码）即可。

注：二进制补码要用16位。

正确答案：：（-617）D=（176627）O=（fd97）H

负数十进制转换成八进制或十六进制方法

如（-12）10=（　）8=（　）16

第一步：转换成二进制

1000 0000 0000 1100

第二步：补码，取反加一

注意：取反时符号位不变！

1111 1111 1111 0100

第三步：转换成八进制是三位一结合：177764（8）

转换成十六进制是四位一结合：fff4（16）

小数

编辑

最近有些朋友提了这样的问题“0.8的十六进制是多少？”

0.8、0.6、0.2... ...一些数字在进制之间的转化过程中确实存在麻烦。

就比如“0.8的十六进制”吧！

无论怎么乘以16，它的余数总也乘不尽，总是余0.8

具体方法如下：

0.8*16=12.8

0.8*16=12.8

取每一个结果的整数部分为12既十六进制的C

如果题中要求精确到小数点后3位那结果就是0.CCC

如果题中要求精确到小数点后4位那结果就是0.CCCC

现在OK了。

C++

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十进制转k进制

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#include<cstdio>

#include<iostream>

#include<ctime>

char a[1000];

using namespace std;

int main()

{

    int y=0,k,n,x;

    char z='A';

    scanf ("%d %d",&n,&x);

    while (n!=0)

    {   

          y++;

             a[y]=n%x;

          n=n/x;

          if (a[y]>9) a[y]=z+(a[y]-10); 

          else a[y]=a[y]+'0';

    }

    for (int i=y;i>0;i--)

    printf ("%c",a[i]);

    return 0;

}

m进制转10进制

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#include<cstdio>

#include<iostream>

#include<cstdlib>

#include<cstring>

char a[10000];

using namespace std;

int main()

{

   int n,m;

   int f=0;

   scanf ("%s%d",a,&m);

   for (int i=0;i<strlen(a);i++)

   {

        f*=m;

        if (a[i]=='A'||a[i]=='B'||a[i]=='C'||a[i]=='D'||a[i]=='E'||a[i]=='F')

        {

            f=f+(a[i]-'A'+10);

        }

        else

        {

            f=f+(a[i]-'0');

        }

   }

   printf ("%d",f);

   return 0;

}

注：用C语言的格式化输入输出可以快速转换10进制，8进制和16进制。例子：10进制转16进制：

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#include <cstido>

 

int main()

{

    int a;

    scanf("%d",&a);

    printf("%x",a);

    return 0;

}

C语言代码

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#include<stdio.h>

#include<math.h>

int main()

{

long n,m,r;

while(scanf("%ld%ld",&n,&r)!=EOF)

{

if(abs(r)>1&&!(n<0&&r>0))

{

longresult[100];

long*p=result;

printf("%ld=",n);

if(n!=0)

{

while(n!=0)

{

m=n/r;*p=n-m*r;

if(*p<0&&r<0)

{

*p=*p+abs(r);m++;

}

p++;n=m;

}

for(m=p-result-1;m>=0;m--)

{

if(result[m]>9)

printf("%c",55+result[m]);

else

printf("%d",result[m]);

}

}

elseprintf("0");

printf("(base%d)\n",r);

}

}

return0;

}

/*以下为10进制以下转换。。。*/

/*用函数，可直接拷贝。。。*/

/*(VS2008环境下C++控制台代码)*/

#include"stdafx.h"

#include<stdio.h>

intx[100];

intjzzh(inty,intml)

{

inti,j;

i=ml;

x[0]=0;

for(inta=1;;a++)

{

if(i!=0)

{

x[a]=i%y;

x[0]++;

}

elsebreak;

i=i/y;

}

returnx[0];

}

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intmain(intargc,char*argv[])

{

printf("Hello,world\n");

longinty,ml;

longinta;

printf("请输入需要转换至进制数：");

scanf("%d",&y);

printf("请输入数字：");

scanf("%d",&ml);

jzzh(y,ml);

for(a=x[0];a>=1;a--)

printf("%d",x[a]);

printf("\n");

return0;

}

Java代码

编辑

Java代码实现十进制分别转换为十六，二，八进制。

Java代码

核心思想就是余数定理。

public class Change { /*转为16进制*/ static void cha_16(int n)

{ if(n >= 16) cha_16(n/16);

if(n%16 < 10)System.out.print(n%16);

else System.out.print((char)(n%16 + 55)); } /*转为2进制*/

static void cha_2(int n)

{ if(n >= 2) cha_2(n/2);

System.out.print(n%2); } /*转为8进制*/

static void cha_8(int n)

{ if( n >= 8) { cha_8(n/8);

System.out.print(n%8); }

else System.out.print(n); } /*主程序入口*/

public static void main(String[] args)

{ int a=27,b=9,c=19; /*定义输入的转换数值*/ System.out.print("十进制数"+a+"=>十六进制输出：");

cha_16(a); System.out.println(); /*换行*/

System.out.print("十进制数"+b+"=>二进制输出：");

cha_2(b); System.out.println();

System.out.print("十进制数"+c+"=>八进制输出：");

cha_8(c); }}

标签
十六进制
二进制
二进制代码
符号计算
printf
余数
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