二进制编码知识

本文介绍了二进制编码在整型和浮点型数据中的表示,包括整数部分和小数部分的转换方法。讲解了浮点数在计算机内存中的存储方式,采用科学计数法,涉及符号位、指数位和小数位。同时阐述了指数位的偏差值概念以及浮点数的补码运算,讨论了数值溢出问题。

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对于整型数据,二进制的表示为符号位+数值位,

对于浮点型数据,十进制转二进制的方式如下

将十进制浮点型数据转换为二进制时分别将整数部分和小数部分转化为二进制

对于整数部分,每次除2取余直到商为0,第一个除法所得余数为最低位。即将余数反序排列

对于小数部分,每次将其小数位乘以2,取其整数位,直到小数位为0(然而存在死循环问题,即0.2*2,这大概就是精度问题了吧)

二进制转十进制则将每一位按权展开后计算,即按权相加法,举例如下:
对于整型数据,
10101 = 1*2^4+0*2^3+1*2^2+0*2^1+2*2^0 = 21
对于浮点型数据同理如下
10101.101 = 1*2^4 + 0*2^3 + 1*2^2 + 0*2^1 + 2*2^0 + 1*2^-1 + 0*2^-2 + 1*2^-3 = 21.625


讲完二进制的转换后,便是浮点型数据在计算机内存中的存储方式了。

浮点型数据的存储方式是通过科学计数法存储的。
浮点型数据的存储方式为:符号位+指数位+小数位

举例一个float数据,四个字节32位。第一个位是符号位,同理整数,0为正1为负。而后八个位为指数位,剩余23个位小数位。
double则11个指数位和52个小数位。(以下举例均为float型数据)

对于上述的21.625,二进制的表示为10101.101,则其科学计数法为1.0101101 * 2^4 即符号位为0,指数位为10000011,小数位为0101 1010 0000 0000 0000 000

指数位10000011对应的十进制为131,而不是4。这里是因为为了能表示负的指数,IEEE 754规定有一个偏差值,就像有符号整数和无符号整数一样,对于一个byte数据,有符号表示的范围是-127到128,无符号表示区域为0-255。因此,131对于一个有符号表示的数据而言,应该是+4。同理,123应该是-4。对于float数据,这个指数域的偏差值为127,对于double数据,这个偏差值

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