python 带符号小数 转化为 二进制补码

本文介绍了如何在Python中将(-1, 1)区间内的小数转换为二进制补码,特别是在FFT计算中处理旋转因子时的需求。代码经过测试,精度可控,首位为符号位,其余位表示数值,小数点位于符号位之后。" 127444305,5639970,解析Solidity智能合约struct返回值,"['区块链', '智能合约']

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     在某些项目中需要将十进制小数转化为二进制补码后进一步处理。例如在FFT中,旋转因子的在[-1,1]之间,butterfly计算结果需要乘旋转因子的值,所以首先将其转化为二进制补码。

    本文仅仅只针对在(-1,1)之间小数处理,对于端点值 -1 和 1 需要单独处理

代码如下:

def decimal_to_binary(num,prec= 5):   
    '''#将小数转化为二进制数'''
    str_bin = ''
    if num < 0:
        str_bin += '1'
    else:
        str_bin += '0'
    count = 1
    num = abs(num)
    while(count < prec):
        if int(num*2) == 1:
            str_bin += '1'
            num = num*2 - int(num*2)
        else:
            num *= 2
            str_bin += '0'
        count += 1
    return str_bin

test = decimal_to_binary(-0.7158203125,11)   #0.7158203125=======11011011101
print(test)

def true_to_complement(str):     
    '''将二进制数转化为补码'''
    flag = True
    str_new = ''
    if str[0] == '0':
        return str              #正数补码不变,负数将源码取反+1
    else:
        for word in str[1:]:
            if word == '1':
                str_new += '0'
  
### 转换负浮点数为16位带符号二进制数 在计算机中,16位带符号整数通常使用 **二的补码** 表示法来存储正数和负数。然而,16位带符号整数只能表示从 -32768 到 +32767 的范围[^1]。由于 -376.1 不是一个整数,并且超出了 16 位带符号整数的范围,因此需要明确以下几点: 1. **精度问题**:浮点数无法直接用整数的二进制形式表示。如果希望将 -376.1 转换为 16 位带符号二进制数,则必须先进行舍入或截断操作,将其转换为整数。 2. **范围限制**:即使将 -376.1 截断为 -376,该值仍然在 16 位带符号整数的范围内,因此可以直接使用二的补码表示。 以下是具体步骤及代码实现: #### 将 -376 转换为 16 位二进制数 对于 -376,首先确定其绝对值的二进制表示形式,然后根据二的补码规则生成最终结果。 1. **绝对值的二进制表示**: - 376 的十进制转二进制为 `101111000`。 - 扩展为 16 位:`0000000101111000`。 2. **计算二的补码**: - 对上述二进制取反:`1111111010000111`。 - 加 1:`1111111010001000`。 最终结果为 `1111111010001000`。 #### Python 实现代码 ```python def decimal_to_16bit_signed_binary(num): if num < -32768 or num > 32767: raise ValueError("Number out of range for 16-bit signed integer") # 使用二的补码规则 if num >= 0: return bin(num)[2:].zfill(16) else: return bin((1 << 16) + num)[2:] # 示例 result = decimal_to_16bit_signed_binary(-376) print(result) # 输出: 1111111010001000 ``` #### 注意事项 - 如果需要保留小数部分,则必须使用浮点数格式(如 IEEE 754 标准),而不能用 16 位带符号整数表示。 - 在实际应用中,建议明确需求,例如是否可以扩展到更大的数据类型(如 32 位或 64 位)以支持更大的范围或更高的精度。
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