今天我们来学习十进制转为二进制的算法。

大家学习计算机或者编程,都会知道计算机处理数据都是基于二进制的,而我们在日常生活中都是使用十进制。如果要用计算机存储数据,肯定要将十进制转化为二进制,或者我们要查数据,要将二进制转换为十进制,那么问题来了:现在有一个十进制数,我们如何将其转换为二进制数呢?

比如我们现在有一个数字:1024(预先给定的数字默认用十进制理解)。用十进制表示为:

16进制数到二进制转换的简单算法(学点算法七)(1)

1024的十进制表示

用二进制可表示为:

16进制数到二进制转换的简单算法(学点算法七)(2)

1024的二进制表示

可以发现一个规律:十进制或者二进制的最终表示形式1024或10,000,000,000可以取展开式的系数得到,而这个展开式公式里面的数字都是以十进制表示的。我们只要取到这些系数就可以得到二进制数的表示,那么我们如何取到这些系数呢?

为了简便和易于理解,我们以十进制来分析,可以发现,最后一项值是4,10的指数是0,即最后一项值本身就是系数本身,而展开式的其他项的指数都大于等于1,即意味着它们都可以被10整除,那么最后一项就是整体值除以10后留下的余数,即系数。通过除10取余的方法,我们可以得到最后一项的系数4,那么如何取到倒数第二项的系数呢?很简单,除以两次10就得到了倒数第二项的系数。其他项系数可以通过同样的方法取到。那么什么时候结束呢?就是我们取不到任何系数的时候,就是我们上一次除完10得到的商为0,即表示最后一个系数被我们取到了,整个过程宣告终止。

整体流程如下:

①取倒数第一个系数:

16进制数到二进制转换的简单算法(学点算法七)(3)

②取倒数第二个系数:

16进制数到二进制转换的简单算法(学点算法七)(4)

③取倒数第三个系数:

16进制数到二进制转换的简单算法(学点算法七)(5)

④取倒数第四个系数:

16进制数到二进制转换的简单算法(学点算法七)(6)

这时,商变成了0,整个过程终止。

而最终得到数即是把每一步得到的数反过来排列,4201反过来即是1024。

二进制的原理同十进制,只是把每个过程的除数换成2即可。

注意到我们将每轮求得的结果值反过来排列才是最后的结果值,这种逆序输出的性质刚好对应了栈的后进先出的特性。索引我们可以使用栈来保存计算过程中求得的系数,所有系数求解完毕后再逆序输出即可。

代码实现如下:

/** * 十进制转为二进制 * * @return 十进制数对应的二进制数 */ public static String decimal2BinaryString(int decimal) { // 如果十进制为0,则直接返回0 if (decimal == 0) { return "0"; } // 使用栈来保存先求出来的系数 Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>(); int r = decimal; int m; while (r != 0) { // 求当前最后一个系数 m = r % 2; // 求当前商,并赋值回r,做下一轮运算 r = r >> 1; // 将当前系数保存到栈中 stack.push(m); } // 依次将保存在栈中的数据取出,拼接成二进制 StringBuilder builder = new StringBuilder(stack.size()); while (!stack.isEmpty()) { builder.append(stack.pop()); } // 返回二进制字符串 return builder.toString(); }

测试代码如下:

System.out.println(decimal2BinaryString(1024));

输出结果如下:

10000000000

符合我们的预期。

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