原码,反码,补码详解

文章介绍了计算机中用于表示正负数的三种二进制表示法——原码、反码和补码。原码第一位作为符号位,但直接使用原码进行负数运算会出现错误。反码解决了正数加负数的问题,但无法处理跨0的计算。补码通过在反码基础上加1解决了这一问题,且补码能表示-128到127的范围。

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前言

原码,反码,补码都是计算机对数字的二进制的定点表示方法

原码,反码,补码都使用8位数表示

很多人疑问用原码就可以表示,为什么还要有反码和补码?等众多问题

那么看完这篇文章大家就会明白

原码

怎么得到原码

原码的第一位为符号位:0是正数,1是负数

十进制原码
500000101
-510000101

原码的范围

原码一共8位,第一位用作表示正负,还有7位用来表示数值大小

那么可以算出原码的数据范围是:-2^7-1到2^7-1(即-127到127)

避免有些同学可能转不过来弯为什么要减1:因为通过2^7=128我们要知道128是表示数的个数,而不是表示到0~128,它表示的是0到127这128个数(1111111是七位数可以表示的最大二进制数,即十进制的127)

接着我们就可以发现00000000和10000000都表示0,一个表示+0,一个表示-0

反码

为什么要有反码

既然原码已经可以表示正数和负数了为什么还要有反码

那是因为虽然原码可以表示负数,但是一旦使用原码表示负数参与运算就会出现错误

例如:

十进制计算:-5+1=-4

使用原码计算:10000101+00000001=10000110

原码计算结果转为十进制就是-6,显然结果有问题

这个时候就需要反码来解决这个问题

怎么得到反码

正数的反码是其本身(等于原码),负数的反码是符号位保持不变,其余位取反

十进制原码反码
10000000100000001
-51000010111111010

反码使用

使用反码计算负数,出来的是结果原码的反码

11111010+00000001=11111011

结果11111011的原码为10000100,十进制表示就是-4

反码数据范围

同样反码的数据范围也是:-127到127

补码

为什么要有补码

之所以有补码是因为反码不能处理跨0的计算

例如:-5+6=1

使用原码计算:10000110+00000111=10001101(十进制结果为-13)

使用反码计算:11111001+00000111=00000000(结果100000000,但是计算结果只留最低位8位00000000)

所以原码和反码计算结果都是错的

怎么得到补码

正数的补码是其本身,负数的补码等于其反码 +1

十进制原码反码补码
6000001110000011100000111
-5100001101111100111111010

补码使用

使用补码与一个原码进行相加就会得到一个十进制数的原码

11111010+00000111=00000001(结果100000001,但是计算结果只留最低位8位00000001)

00000001的十进制就是1

补码范围

补码与原码,反码的范围不同它是:-128到127

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