原码、反码、补码

和自甴很熟 提交于 2019-12-22 01:51:40

计算机中的有符号数有三种表示方法,即原码、反码和补码。三种表示方法均有符号位和数值位两部分,符号位都是用0表示“正”,用1表示“负”,而数值位,三种表示方法各不相同。

原码

原码(true form)是一种计算机中对数字的二进制定点表示方法。原码表示法在数值前面增加了一位符号位(即最高位为符号位):正数该位为0,负数该位为1(0有两种表示:+0和-0),其余位表示数值的大小。

**1. 原码的优点:**简单直观;例如,我们用8位二进制表示一个数,+11的原码为00001011,-11的原码就是10001011
**2.原码的缺点:**原码不能直接参加运算,可能会出错。例如数学上,1+(-1)=0,而在二进制中00000001+10000001=10000010,换算成十进制为-2。显然出错了。

反码

反码通常是用来由原码求补码或者由补码求原码的过渡码。
反码跟原码是正数时一样;负数时,反码就是原码符号位除外,其他位按位取反。

补码

正数的补码是其二进制表示,与原码相同
求负整数的补码,将其原码除符号位外的所有位取反(0变1,1变0,符号位为1不变)后加1
同一个数字在不同的补码表示形式中是不同的。比如-15的补码,在8位二进制中是11110001,然而在16位二进制补码表示中,就是1111111111110001。以下都使用8位2进制来表示。

原码求补码

可以将减法运算转化为补码的加法运算来实现,克服了原码加减法运算繁杂的弊端,可有效简化运算器的设计

  1. 正整数的补码是其二进制表示,与原码相同
    例:+9的补码是00001001
  2. 求负整数的补码,将其原码除符号位外的所有位取反(0变1,1变0,符号位为1不变)后加1
    -5对应原码(10000101)→除符号位所有位取反(11111010)→加1(11111011)
    所以-5的补码是11111011。

补码求原码

其实就是对补码再求补码,就是它的原码
⑴如果补码的符号位为“0”,表示是一个正数,其原码就是补码。
⑵如果补码的符号位为“1”,表示是一个负数,那么求给定的这个补码的补码就是要求的原码
例:已知一个补码为11111001,则原码是10000111(-7)。

补码将减法转换为加法

7 -> 0000 0111(7的补码)

-7 -> 1111 1001(-7的补码)

所以相加为1 0000 0000(超出的最高位默认去掉)

比如(2)+(-3)=(-1)

2 -> 0000 0010 (2的补码)

-3 -> 1111 1101 (-3的补码)

相加为 1111 1111(-1的补码)

9+(-5)
+9的补码是00001001
-5的补码是11111011
100000100(超出的最高位默认去掉)
00000100(是+4的补码)

~在Java中是按位非的意思,对运算数的每一位取反

bits&-bits 相当于取最后一位1
bits&bits-1相当于把最后一位1划掉
(1<<n)-1相当于把n位上的位都变成1

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