计算机基础教程之进制间的转换.docx

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计算机基础教程之进制间的转换

最近在研究C语言，因为要用到各进制间转换，所以收集了一些资料…

这是一节“前不着村后不着店”的课。

不同进制之间的转换纯粹是数学上的计算。

不过，你不必担心会有么复杂，无非是乘或除的计算。

生活中其实很多地方的计数方法都多少有点不同进制的影子。

比如我们最常用的10进制，其实起源于人有10个指头。

如果我们的祖先始终没有摆脱手脚不分的境况，我想我们现在一定是在使用20进制。

至于二进制……没有袜子称为0只袜子，有一只袜子称为1只袜子，但若有两袜子，则我们常说的是：

1双袜子。

生活中还有：

七进制，比如星期。

十六进制，比如小时或“一打”，六十进制，比如分钟或角度……

我们找到问号字符（?

）的ASCII值是63，那么我们可以把它转换为八进值：

77，然后用‘\77′来表示’?

'。

由于是八进制，所以本应写成‘\077′，但因为C,C++规定不允许使用斜杠加10进制数来表示字符，所以这里的0可以不写。

事实上我们很少在实际编程中非要用转义符加八进制数来表示一个字符，所以，6.2.4小节的内容，大家仅仅了解就行。

6.2.5十六进制数转换成十进制数

2进制，用两个阿拉伯数字：

0、1；

8进制，用八个阿拉伯数字：

0、1、2、3、4、5、6、7；

10进制，用十个阿拉伯数字：

0到9；

16进制，用十六个阿拉伯数字……等等，阿拉伯人或说是印度人，只发明了10个数字啊？

16进制就是逢16进1，但我们只有0~9这十个数字，所以我们用A，B，C，D，E，F这五个字母来分别表示10，11，12，13，14，15。

字母不区分大小写。

十六进制数的第0位的权值为16的0次方，第1位的权值为16的1次方，第2位的权值为16的2次方……

所以，在第N（N从0开始）位上，如果是是数X（X大于等于0，并且X小于等于15，即：

F）表示的大小为X*16的N次方。

假设有一个十六进数2AF5,那么如何换算成10进制呢？

用竖式计算：

2AF5换算成10进制:

第0位：

5*16^0=5

第1位：

F*16^1=240

第2位：

A*16^2=2560

第3位：

2*16^3=8192＋

————————————-

10997

直接计算就是：

5*16^0+F*16^1+A*16^2+2*16^3=10997

（别忘了，在上面的计算中，A表示10，而F表示15）

现在可以看出，所有进制换算成10进制，关键在于各自的权值不同。

假设有人问你，十进数1234为什么是一千二百三十四？

你尽可以给他这么一个算式：

1234=1*10^3+2*10^2+3*10^1+4*10^0

6.2.6十六进制数的表达方法

如果不使用特殊的书写形式，16进制数也会和10进制相混。

随便一个数：

9876，就看不出它是16进制或10进制。

C，C++规定，16进制数必须以0x开头。

比如0×1表示一个16进制数。

而1则表示一个十进制。

另外如：

0xff,0xFF,0X102A,等等。

其中的x也也不区分大小写。

（注意：

0x中的0是数字0，而不是字母O）

以下是一些用法示例：

inta=0×100F;

intb=0×70+a;

至此，我们学完了所有进制：

10进制，8进制，16进制数的表达方式。

最后一点很重要，C/C++中，10进制数有正负之分，比如12表示正12，而-12表示负12，；但8进制和16进制只能用达无符号的正整数，如果你在代码中里：

-078，或者写：

-0xF2,C,C++并不把它当成一个负数。

6.2.7十六进制数在转义符中的使用

转义符也可以接一个16进制数来表示一个字符。

如在6.2.4小节中说的‘?

’字符，可以有以下表达方式：

‘?

’//直接输入字符

‘\77′//用八进制，此时可以省略开头的0

‘\0×3F’//用十六进制

同样，这一小节只用于了解。

除了空字符用八进制数‘\0′表示以外，我们很少用后两种方法表示一个字符。

6.3十进制数转换到二、八、十六进制数

6.3.110进制数转换为2进制数

给你一个十进制，比如：

6，如果将它转换成二进制数呢？

10进制数转换成二进制数，这是一个连续除2的过程：

把要转换的数，除以2，得到商和余数，

将商继续除以2，直到商为0。

最后将所有余数倒序排列，得到数就是转换结果。

听起来有些糊涂？

我们结合例子来说明。

比如要转换6为二进制数。

“把要转换的数，除以2，得到商和余数”。

那么：

要转换的数是6，6÷2，得到商是3，余数是0。

（不要告诉我你不会计算6÷3！

）

“将商继续除以2,直到商为0……”

现在商是3，还不是0，所以继续除以2。

那就：

3÷2,得到商是1,余数是1。

“将商继续除以2，直到商为0……”

现在商是1，还不是0，所以继续除以2。

那就：

1÷2,得到商是0，余数是1（拿笔纸算一下，1÷2是不是商0余1!

）

“将商继续除以2，直到商为0……最后将所有余数倒序排列”

好极！

现在商已经是0。

我们三次计算依次得到余数分别是：

0、1、1，将所有余数倒序排列，那就是：

110了！

6转换成二进制，结果是110。

把上面的一段改成用表格来表示，则为：

被除数

计算过程

商

余数

6

6/2

3

0

3

3/2

1

1

1

1/2

0

1

（在计算机中，÷用/来表示）

如果是在考试时，我们要画这样表还是有点费时间，所更常见的换算过程是使用下图的连除：

（图：

1）

请大家对照图，表，及文字说明，并且自已拿笔计算一遍如何将6转换为二进制数。

说了半天，我们的转换结果对吗？

二进制数110是6吗？

你已经学会如何将二进制数转换成10进制数了，所以请现在就计算一下110换成10进制是否就是6。

6.3.210进制数转换为8、16进制数

非常开心，10进制数转换成8进制的方法，和转换为2进制的方法类似，惟一变化：

除数由2变成8。

来看一个例子，如何将十进制数120转换成八进制数。

用表格表示：

被除数

计算过程

商

余数

120

120/8

15

0

15

15/8

1

7

1

1/8

0

1

120转换为8进制，结果为：

170。

非常非常开心，10进制数转换成16进制的方法，和转换为2进制的方法类似，惟一变化：

除数由2变成16。

同样是120，转换成16进制则为：

被除数

计算过程

商

余数

120

120/16

7

8

7

7/16

0

7

120转换为16进制，结果为：

78。

请拿笔纸，采用（图：

1）的形式，演算上面两个表的过程。

6.4二、十六进制数互相转换

二进制和十六进制的互相转换比较重要。

不过这二者的转换却不用计算，每个C，C++程序员都能做到看见二进制数，直接就能转换为十六进制数，反之亦然。

我们也一样，只要学完这一小节，就能做到。

首先我们来看一个二进制数：

1111，它是多少呢？

你可能还要这样计算：

1*2^0+1*2^1+1*2^2+1*2^3=1*1+1*2+1*4+1*8=15。

然而，由于1111才4位，所以我们必须直接记住它每一位的权值，并且是从高位往低位记，：

8、4、2、1。

即，最高位的权值为23＝8，然后依次是22＝4，21＝2，20＝1。

记住8421，对于任意一个4位的二进制数，我们都可以很快算出它对应的10进制值。

下面列出四位二进制数xxxx所有可能的值（中间略过部分）

仅4位的2进制数快速计算方法十进制值十六进值

1111=8+4+2+1=15F

1110=8+4+2+0=14E

1101=8+4+0+1=13D

1100=8+4+0+0=12C

1011=8+4+0+1=11B

1010=8+0+2+0=10A

1001=8+0+0+1=109

….

0001=0+0+0+1=11

0000=0+0+0+0=00

二进制数要转换为十六进制，就是以4位一段，分别转换为十六进制。

如（上行为二制数，下面为对应的十六进制）：

11111101，10100101，10011011

FD，A5，9B

反过来，当我们看到FD时，如何迅速将它转换为二进制数呢？

先转换F：

看到F，我们需知道它是15（可能你还不熟悉A～F这五个数），然后15如何用8421凑呢？

应该是8+4+2+1，所以四位全为1：

1111。

接着转换D：

看到D，知道它是13，13如何用8421凑呢？

应该是：

8+2+1,即：

1011。

所以,FD转换为二进制数，为：

11111011

由于十六进制转换成二进制相当直接，所以，我们需要将一个十进制数转换成2进制数时，也可以先转换成16进制，然后再转换成2进制。

比如，十进制数1234转换成二制数，如果要一直除以2，直接得到2进制数，需要计算较多次数。

所以我们可以先除以16，得到16进制数:

被除数

计算过程

商

余数

1234

1234/16

77

2

77

77/16

4

13（D）

4

4/16

0

4

结果16进制为：

0×4D2

然后我们可直接写出0×4D2的二进制形式：

010010110010。

其中对映关系为：

0100—4

1011—D

0010—2

同样，如果一个二进制数很长，我们需要将它转换成10进制数时，除了前面学过的方法是，我们还可以先将这个二进制转换成16进制，然后再转换为10进制。

下面举例一个int类型的二进制数：

01101101111001011010111100011011

我们按四位一组转换为16进制：

6DE5AF1B

6.5原码、反码、补码

结束了各种进制的转换，我们来谈谈另一个话题：

原码、反码、补码。

我们已经知道计算机中，所有数据最终都是使用二进制数表达。

我们也已经学会如何将一个10进制数如何转换为二进制数。

不过，我们仍然没有学习一个负数如何用二进制表达。

比如，假设有一int类型的数，值为5，那么，我们知道它在计算机中表示为：

00000000000000000000000000000101

5转换成二制是101，不过int类型的数占用4字节（32位），所以前面填了一堆0。

现在想知道，-5在计算机中如何表示？

在计算机中，负数以其正值的补码形式表达。

什么叫补码呢？

这得从原码，反码说起。

原码：

一个整数，按照绝对值大小转换成的二进制数，称为原码。

比如00000000000000000000000000000101是5的原码。

反码：

将二进制数按位取反，所得的新二进制数称为原二进制数的反码。

取反操作指：

原为1，得0；原为0，得1。

（1变0;0变1）

比如：

将00000000000000000000000000000101每一位取反，得11111111111111111111111111111010。

称：

11111111111111111111111111111010是00000000000000000000000000000101的反码。

反码是相互的，所以也可称：

11111111111111111111111111111010和00000000000000000000000000000101互为反码。

补码：

反码加1称为补码。

也就是说，要得到一个数的补码，先得到反码，然后将反码加上1，所得数称为补码。

比如：

00000000000000000000000000000101的反码是：

11111111111111111111111111111010。

那么，补码为：

11111111111111111111111111111010+1=11111111111111111111111111111011

所以，-5在计算机中表达为：

11111111111111111111111111111011。

转换为十六进制：

0xFFFFFFFB。

再举一例，我们来看整数-1在计算机中如何表示。

假设这也是一个int类型，那么：

1、先取1的原码：

00000000000000000000000000000001

2、得反码：

11111111111111111111111111111110

3、得补码：

11111111111111111111111111111111

可见，－1在计算机里用二进制表达就是全1。

16进制为：

0xFFFFFF。

一切都是纸上说的……说－1在计算机里表达为0xFFFFFF，我能不能亲眼看一看呢？

当然可以。

利用C++Builder的调试功能，我们可以看到每个变量的16进制值。