二进制数

本文介绍了一种将二进制数转换为十进制数的算法,通过递推思想,避免了使用可能引入误差的double类型函数。文章提供了一个C语言实现的示例代码,展示了如何从高位到低位读取二进制数并计算其十进制表示。

题目描述

将一个二进制数,转换为对应的十进制数。

输入

输入一个二进制数,以回车结束。该二进制数为正数,长度不超过31。

输出

输出一个整数,为该二进制数对应的十进制数。

样例输入

100000000001

样例输出

2049

提示

(1) 整数运算尽量避免pow之类的double类型函数,以免截断取整带来错误。

(2)可使用递推思想,充分利用中间结果。类似思想可参考秦九韶算法。秦九韶算法是中国南宋时期的数学家秦九韶提出的一种多项式简化算法。计算一次多项式f(x) = a0*xn + a1*x(n-1) + ... + an 只需要n次乘法和n次加法。原理是一次多项式f(x)可写成如下加括号方式:f(x) =(( (a0*x + a1)*x + a2) * x + ... an-1) * x + an。自内向外去括号计算,只需要n次乘法和n次加法。

本题从高位到低位依次输出二进制数,对应多项式系数a0, a1,....,an, 而x的值为2。递推过程如下:

d = 0;

while( ch =  getchar(), ch != '\n')

     d  = d * 2 + (ch - '0');

代码:

#include <stdio.h>

int main()
{
	char s[40];
	int i,c;
	while(gets(s)!=NULL)
	{
		c=0;
		for(i=0;s[i]!='\0';i++)
			c=c*2+(s[i]-'0');
		printf("%d",c);
		printf("\n");
	}
	return 0;
} 

 

<think>首先,用户的问题是:“我想了解二进制数的表示方式或标志符 请问二进制数如何表示 编程”。这翻译成英文是:“I want to understand the representation or identifiers of binary numbers. How are binary numbers represented in programming?” 根据系统级指令,我需要: - 所有行内数学表达式使用 $...$ 格式。 - 独立公式使用 $$...$$ 格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 在回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如:[^1]。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,保证回答真实可靠。 用户提供了三个引用: - [^1]: 关于C语言中二进制的表示,以及进制转换的背景。 - [^2]: 具体在C/C++中如何表示二进制、八进制、十进制、十六进制数,包括示例代码。 - [^3]: 二进制数的数学表示法。 用户的问题集中在编程中如何表示二进制数,所以我应该基于引用[^2]来回答,因为它直接相关。 我的回答结构应该清晰: 1. 解释二进制数的基本概念(简要)。 2. 具体说明在编程语言(如C/C++)中如何表示二进制数。 3. 提供示例代码。 4. 自然地添加引用标识。 5. 最后,生成相关问题。 由于用户指定了“编程”,我应该聚焦在编程语言中的表示。 关键点从引用[^2]: - 在C/C++中,二进制数用前缀 "0b" 或 "0B" 后跟二进制数字表示,例如 0b1010。 - 示例:a = 0b0011; // 二进制 3 - 输出时,可以使用 bitset 来格式化输出为二进制。 其他引用: - [^1] 提供背景:二进制在计算机中的重要性。 - [^3] 提供数学表示:二进制数的通用形式。 在我的回答中,我应该整合这些。 步骤: 1. 介绍二进制数:在计算机科学中,二进制是基础,因为它对应数字电路的两种状态。 2. 解释在编程中的表示:在C/C++中,使用前缀 "0b"。 3. 给出代码示例:从引用[^2]中提取。 4. 讨论输出:如何使用 bitset 来输出二进制格式。 5. 添加引用:在相关部分末尾添加 [^1], [^2], [^3]。 6. 使用中文。 7. 生成相关问题。 确保行内数学表达式:例如,二进制数的数学表示可以用 $...$。 例如,二进制数 $1010_2$ 表示 $1 \times 2^3 + 0 \times 2^2 + 1 \times 2^1 + 0 \times 2^0 = 10_{10}$。 独立公式如果需要,但这里可能不需要复杂公式。 回答结构: - 开头:简要解释二进制。 - 主体:在编程中的表示,以C/C++为例。 - 代码块:展示示例。 - 结尾:总结。 - 相关问题:生成3-5个相关问题。 相关问题应基于主题,例如: 1. 如何在其他编程语言中表示二进制数? 2. 二进制与十六进制之间如何转换? 3. 二进制在编程中的常见应用? 最后,输出时包括代码块,如示例中的Python代码。</think>### 二进制数在编程中的表示方式 二进制数是计算机科学的基础,因为它直接对应数字电路的两种状态(如开/关),这使得计算机能高效处理数据[^1]。在编程中,二进制数的表示方式因语言而异,但通常涉及特定的前缀或格式化方法。以下我将以C/C++语言为例,逐步解释二进制数的表示、输入和输出方法,并提供实际代码示例。这些方法基于语言标准,确保真实可靠。 #### 1. **二进制数的基本概念** - 二进制数由0和1组成,每个位(bit)表示一个权重,从右向左依次为 $2^0, 2^1, 2^2, \ldots$。例如,二进制数 $1010_2$ 可转换为十进制: $$ 1 \times 2^3 + 0 \times 2^2 + 1 \times 2^1 + 0 \times 2^0 = 8 + 0 + 2 + 0 = 10_{10} $$ 这种表示法在编程中常用于底层操作,如位运算或硬件控制[^3]。 #### 2. **在编程中表示二进制数(以C/C++为例)** 在C/C++中,二进制数的输入使用特定前缀: - **前缀表示法**:二进制数以 `0b` 或 `0B` 开头,后跟二进制数字(0和1)。例如: - `0b1010` 表示十进制10。 - `0b0011` 表示十进制3。 这种方法直接嵌入在代码中,编译器会自动将其转换为整数存储[^2]。 - 其他进制的表示: - 八进制:以 `0` 开头(如 `010` 表示十进制8)。 - 十进制:直接写数字(如 `17`)。 - 十六进制:以 `0x` 开头(如 `0x10` 表示十进制16)。 这种统一的前缀系统简化了多进制数据的处理[^2]。 #### 3. **输出二进制数** 在C++中,输出二进制数需使用格式化工具,因为标准输出默认以十进制显示: - 使用 `bitset` 库(需包含 `<bitset>` 头文件)将整数格式化为二进制字符串。 - 通过 `bitset<N>(value)` 指定二进制位数(N),例如 `bitset<8>(b)` 输出8位二进制数。 - 其他进制输出使用流操作符: - `hex`:十六进制输出。 - `oct`:八进制输出。 - `dec`:切换回十进制输出[^2]。 #### 4. **完整代码示例** 以下C++程序演示二进制数的输入、赋值和输出。代码基于标准库,确保可移植性: ```cpp #include <iostream> #include <bitset> // 用于二进制格式化输出 using namespace std; int main() { // 输入二进制数:使用 0b 前缀 int binaryNum = 0b1010; // 二进制 1010,等于十进制 10 int decimalNum = 15; // 十进制 15 int octalNum = 010; // 八进制 010,等于十进制 8 int hexNum = 0x1F; // 十六进制 0x1F,等于十进制 31 // 输出原始值(默认十进制) cout << "二进制数 0b1010 的十进制值: " << binaryNum << endl; cout << "十进制数 15 的原始值: " << decimalNum << endl; cout << "八进制数 010 的十进制值: " << octalNum << endl; cout << "十六进制数 0x1F 的十进制值: " << hexNum << endl; // 格式化输出为二进制 cout << "\n格式化输出(使用 bitset):" << endl; cout << "十进制数 15 的二进制: " << bitset<8>(decimalNum) << endl; // 输出8位二进制 cout << "十进制数 15 的八进制: " << oct << decimalNum << endl; // 八进制输出 cout << "十进制数 15 的十六进制: " << hex << decimalNum << endl; // 十六进制输出 cout << "切换回十进制: " << dec << decimalNum << endl; // 恢复十进制 return 0; } ``` **输出结果示例**: ``` 二进制数 0b1010 的十进制值: 10 十进制数 15 的原始值: 15 八进制数 010 的十进制值: 8 十六进制数 0x1F 的十进制值: 31 格式化输出(使用 bitset): 十进制数 15 的二进制: 00001111 十进制数 15 的八进制: 17 十进制数 15 的十六进制: f 切换回十进制: 15 ``` #### 5. **注意事项** - **语言支持**:C++11及以上标准支持 `0b` 前缀;在旧版本或某些语言(如Python)中,二进制数可能需用其他方式表示(例如Python中用 `0b1010` 同样有效)。 - **位宽处理**:使用 `bitset` 时,指定位数(如 `bitset<8>`)可避免输出截断,但需确保位数足够存储值(例如8位最大值为255)。 - **应用场景**:二进制表示在编程中广泛用于位掩码、权限控制或优化算法(如快速排序中的位操作)[^1][^2]。 通过以上步骤,您可以在编程中轻松表示和操作二进制数。如果您使用其他语言(如Java或Python),表示方法类似,但细节可能略有差异。
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