原码、反码、补码是干啥的

1. 原码

原码就是符号位加上真值的绝对值, 即用第一位表示符号, 其余位表示值. 比如如果是8位二进制:

[+1]原 = 0000 0001

[-1]原 = 1000 0001

2. 反码

反码的表示方法是:

正数的反码是其本身

负数的反码是在其原码的基础上, 符号位不变,其余各个位取反.
[+1] = [00000001]原 = [00000001]反

[-1] = [10000001]原 = [11111110]反

3. 补码

补码的表示方法是:

正数的补码就是其本身

负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后+1. (即在反码的基础上+1)
[+1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [00000001]补

[-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]补


5.原码补码转换

原码转补码:正数不变;负数符号位保持,其余位取反,最后加1。

补码转原码:正数不变;负数符号位保持,其余位取反,最后加1。


6.为什么要使用补码


1 - 1 的运算:


原码:-2错误

1-1 = 1+(-1)=(00000001)原 + (10000001)原 = (10000010)原 =(10000010)原 = -2 


反码:-0错误
1-1 = 1+(-1)=(00000001) 反+ (11111110)反 = (11111111)反 = -0  
补充:2个字节情况下,在补码中用(-128)代替了(-0),所以补码的表示范围为:(-128~0~127)共256个

补码:0正确 
1-1 = 1+(-1)=(00000001) 补+ (11111111)补 = (00000000)补 = 0  
### 原码反码补码的概念及区别 #### 一、概念介绍 - **原码**是指最高位作为符号位(0代表正数,1代表负数),其余各位表示数值绝对值的二进制编码形式。对于8位机器而言,+3的原码为`0000 0011`,而−3则为`1000 0011`[^4]。 - **反码**用于表示带符号整数,在正数情况下其表现形式同原码一致;当处理负数时,则需将除符号位外的所有位取反操作得到的结果即为其反码。例如,按照上述例子中提到的数据,+3依旧保持不变仍为`0000 0011`,但是-3会变成`1111 1100`[^2]。 - **补码**同样适用于表达带有符号属性的整型变量。正值情形下它也跟前两者一样呈现出来;而对于负值来说,可以通过对其对应的反码加1获得最终结果。还是以上面那个实例为基础,那么此时-3应该被记录成`1111 1101`的形式。 #### 二、特性对比分析 | 编码方式 | 正数表示方法 | 负数表示方法 | |----------|---------------------|----------------------------------| | 原码 | 符号位为0 | 符号位为1 | | 反码 | 同于原码 | 非符号位按位取反 | | 补码 | 同于其他两种 | 对应反码基础上再加1 | 值得注意的是,在实际应用过程中,补码因为可以使得减法转换成加法执行从而简化硬件实现逻辑,并且解决了零存在两个不同表示的问题(-0 和 +0),所以在当今几乎所有的计算设备内部都采用了这种编码方案来进行数值存储与运算[^3]。 ```python def get_complement(num, bit_length=8): """获取给定十进制整数num在指定比特长度下的补码""" if num >= 0: return bin(num)[2:].zfill(bit_length) else: # 处理负数情况 positive_bin = bin(abs(num))[2:].zfill(bit_length) inverted_bits = ''.join(['1' if b=='0' else '0' for b in positive_bin]) complement = int(inverted_bits, 2) + 1 return format(complement % (1 << bit_length), f'0{bit_length}b') print(get_complement(3)) # 输出:00000011 print(get_complement(-3)) # 输出:11111101 ```
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