详解二进制,八进制,十进制,十六进制的原理与转换

发布时间 2023-08-19 21:40:11作者: hirokoyo

首先了解一下数字系统的由来

数字系统是人类为了表示数量和进行计数而创造的一种工具。数字系统的发展可以追溯到古代文明,不同的文化和社会在不同的时间和地点创造了各种数字系统。以下是数字系统的一些关键发展阶段:

 

早期计数: 最早的人类社会使用自然物体如石块、棍子、贝壳等来进行计数。这种计数方式叫做“自然计数法”,它只能用于较小的数量。

 

  1. 手指计数: 人类发现自己的手指十分方便,可以用来计数。因此,很多文化中的计数系统都以十为基础,采用十进制计数法。

  2. 古代文明的数字系统: 不同的古代文明开始发展自己的数字系统。比如,古埃及使用了一种基于十的系统,古罗马采用了一种罗马数字系统。

  3. 印度-阿拉伯数字系统: 印度-阿拉伯数字系统,也就是我们今天所使用的十进制数字系统,最早出现在古代印度,并通过阿拉伯传播到西方。这个数字系统使用0到9的十个数字,并使用位置表示不同的数量级。

  4. 地位记数法: 地位记数法是印度-阿拉伯数字系统的重要特征,它使得我们可以使用相同的数字来表示不同的数量级。例如,在数字123中,1代表百位,2代表十位,3代表个位。

  5. 二进制和其他进制: 除了十进制外,人们还发展了其他进制的数字系统,如二进制(基于2)、八进制(基于8)、十六进制(基于16)等。二进制在计算机领域中非常重要,因为计算机内部使用二进制来处理数据。

数字系统的发展是人类文明和科技进步的一部分,它们对数学、科学和技术的发展产生了重要影响。不同的数字系统在不同的文化和领域中具有重要意义。

非位置制数字系统(Non-Positional Numeral Systems)和位置制数字系统(Positional Numeral Systems)是数字表示法的两种不同类型。它们在表示数字时的方式和原则有所不同。

非位置制数字系统: 在非位置制数字系统中,每个数字符号代表一个固定的数量,不依赖于其位置。这意味着一个数字在哪个位置上出现并不会改变其意义。例如,罗马数字就是一种非位置制数字系统。在罗马数字中,每个符号(如I、V、X、L等)代表固定的值,而不管它出现在哪个位置。

位置制数字系统: 位置制数字系统是现代数学和计算中最常用的数字表示法。在这种系统中,数字的值是根据其在数字串中的位置来确定的。每个位置(例如个位、十位、百位等)都有不同的权重,因此相同的数字在不同位置上表示不同的数量。十进制(基于10)数字系统是一种常见的位置制数字系统,其中每个位置上的数字可以表示0到9之间的值,而位置的权重是10的幂次。

例如,在十进制系统中,数字 123 表示的是 1 * 100 + 2 * 10 + 3 * 1,而数字 321 表示的是 3 * 100 + 2 * 10 + 1 * 1,尽管数字相同,但位置不同,所以它们的值不同。

在计算和数字表示中,位置制数字系统更加灵活和方便,因为它允许表示更大范围的数值,并且可以进行数学运算。非位置制数字系统通常在特定的文化或历史上有其重要性,但在现代科学和计算中较少使用。

十进制(Decimal)是一种常见的位置制数字系统,也称为基数为10的数字系统。它在日常生活和计算中广泛使用,以表示各种数量。以下是关于十进制的详细解释

基本原理: 十进制使用十个数字符号来表示所有的数字,从0到9。每个数字的位置决定了它的权重,最右边的数字是个位,往左依次是十位、百位、千位,依此类推。每个位置上的数字乘以10的幂次,再相加就得到了整个数值。

举例说明: 例如,数字 3587 在十进制中表示如下:

3 * 1000 + 5 * 100 + 8 * 10 + 7 * 1 = 3000 + 500 + 80 + 7 = 3587

这个例子中,数字 3 在千位上,数字 5 在百位上,数字 8 在十位上,数字 7 在个位上。

权重和数位: 在十进制中,每个数字的权重是10的幂次。最右边的数字权重为10^0(1),下一个数字的权重是10^1(10),然后是10^2(100),以此类推。

数位分隔符: 为了提高可读性,长数字通常会使用逗号或空格等分隔符来分隔数位。例如,数字 1,234,567 表示 123 万 4567。

数学运算: 在十进制中进行数学运算非常直观,因为我们在日常生活中已经习惯了使用十进制。加法、减法、乘法和除法在十进制中与我们的日常经验相吻合。

小数: 十进制还可以用来表示小数,小数点将整数部分和小数部分分开。例如,数字 3.14 表示 3 加上 0.14。

十进制是我们最常见和熟悉的数字系统之一,它在金融、科学、工程、计算等领域都有广泛应用。由于人类习惯于使用十指计数,十进制在日常生活中得到了广泛的应用和认可。