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地表最强补码原理解释!

2025-05-10 03:13:10

什么是补码,补码的由来是什么?为什么要用补码,这个问题困扰了我很久。现在我来一一解答下面的问题 如果你只是想不求甚解的了解,那么你可以忽略这个blog

本blog的目的是:

了解补码的由来证明这些条件他是对的

什么是补码

什么是补码,它仅仅是一个数据的编码格式,用来方便计算机进行减法运算的。

谁发明了补码这个已经很难确定了,但莱布尼茨发明了二进制,是谁把补码引入到二进制,然后得出完美的计算机呢?这个我不甚了解。

计算机只有累加器,他怎么做减法?没有这个功能,那么有没有一种可能,他能用加法来代替减法进行计算。

补码原理由来

这就需要我们用到时钟了 我在时钟3点的时候选择去遗忘你,如今已经4点了,我还是想回到3点之前,可时间不能停留 哎!我有一计,你再等11个小时,那不就3点了嘛,我真是一个小机灵鬼! 没错补码就是这么来的! 4-1 = 4 + 11 = 3 !? 这这是为什么?因为时钟不能表示比12大的数字了

在用十进制来谈

先谈正数

我们这里来举一个简单的例子,比如说一台机器只能识别0-9 之间的10进位制数。如果是12,那么他只能识别到2 那么有 5 - 3 = 5 + 7 = 2 那么我们就可以说在十进位制中 -3的补码是7

我们可以发现, 7+3 = 10啊,就是最大识别位数(9)+1啊 公理1 : 如果一个机器能识别 n位数, 那么对于任意一个负数x的补码为

x

+

补数

=

10...0

n

个零)

|x| + 补数 = 10...0(n个零)

∣x∣+补数=10...0(n个零) 这里的初始值是指,如果在十进制中, 4位数的初始值就是 1000

再谈负数

如果, 是 1 - 3= 根据 -3 的补码是7 可以得出, 1+7 = 8! 1-3怎么可能等于8呢,这怎么可能科学呢!计算机学它不存在了!它为什么就支持正数呢!

修复理论

这里我们修复一下我们的理论,我们不是来取余数(如果谁在给你说取余数,直接反驳他,小逼崽子有没有深入思考),而是!做减法! 5+7 -10 = 2 1+7 - 10 = -2 (结果要做减法!但是由于正数已经溢出了,就不用做减法,可是负数没有溢出,有多) 定理2:有多少个负数参与加法,就要进行多少次减法 这样理论就完全修复了。

理论拓展

那如果机器是能识别0-99呢,155只能识别到55

22 - 12 -12的补码是谁呢?

x + 12 = 100 x = 88 22+ 88 = 10(这里应该是110,但是机器识别不到)

如何在十进位制中寻找补码

我们这里设为x 那如果这个机器能识别0 - 9…9(n个9) 你是不是就可以类推,56 的补码是谁了 没错就是 补码 = 10…0(n个0) - 56

引用在2进制中

如果放在2进制呢? 一个机器可以表示 -1…1(n个1) ~ +1…1(n个1)之间呢

这里为了形象,这里的n=7 111 1111 - 101 1111 101 11111 + 补码 = 1 000 0000(公理1)

补码 = 1 000 0000 - 101 1111

如果动一下脑子就是 111 1111 +1 - 101 1111 也就是 111 1111 - 101 1111 + 1

欸,这此你就知道位数要各个位置取反,末尾+1了吧! 然后我们验证一下 111 1111 + 010 0001 = 1 010 0000 其中第1位置的1超越了机器能表示的范围

但是,机器嘛,机器嘛,分不清整数和负数啊,于是我们引入了源码第一位1 表示负数, 0 表示正数(为什么1表示负数呢?这里必须这样规定,你会发现天才的想法!)

加上这个标记,还能进行相加减嘛? 这是的题目就成了

0 111 1111 + 1 101 1111

0 111 1111 + 1 010 0001 = 1 0 010 0000

八嘎亚路,不要小瞧天才和计算机之间的羁绊啊!!!

完美的一个进位把负数给消除了!第一个1又超过了他的表示范围!科学家想到这个是巧合嘛?!!我简直不敢相信

结果是整数的我们看过了,如果结果是负数呢? 我们再来验证

0 101 1111 - 0 111 1111

= 0 101 1111 + 1 111 1111

= 0 101 1111 + 1 000 0001

= 1 110 0000(补码)

这里解释一下为什么这里得出的结果是补码,其实啊,是这个

欸欸欸,等一下,记得我们的公理2嘛?做减法

1 000 0000 - 110 0000(这里是纯数值相减,不是原码)

= 111 1111 - 110 0000 +1

= 各位取反,末尾+1

他是一个补码兄弟们! 又是巧合!

这真是巧合嘛?这真是人能想出来的嘛?!

这里 补码的原理就这样了,大家拜拜

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