二进制
对于任何已知类型的传统计算机而言,均以1和0作为编码形式进行程序计算。
在电路结构中,高电平与低电平对应表示1和0。
计算机内部表示任何数据都是用二进制。而与人进行交互时,可以将数据转换成人可以理解的内容:10进制、文字、图片、音频视频。
不同进制的计算方式是相通的:
十进制十进制逢十进一 |
二进制二进制逢二进一 |
9 1 --> 10 |
1 1 --> 10 |
99 1 --> 100 |
11 1 --> 100 |
从0开始一直加1:
十进制 二进制
0 |
0 |
1 |
1 |
2 |
10 |
3 |
11 |
4 |
100 |
5 |
101 |
6 |
110 |
7 |
111 |
8 |
1000 |
9 |
1001 |
10 |
1010 |
11 |
1011 |
. .. |
... |
128 |
10000000 |
十进制乘10和二进制乘2运算比较:
十进制乘10 |
二进制乘2 |
93*10 --> 930 |
1*2 --> 10 |
930*10 --> 9300 |
10*2 --> 100 |
9300*10 --> 93000 |
100*2 --> 1000 |
93000*10 --> 930000 |
1000*2 --> 10000 |
常用的二进制值:
十进制 |
二进制 |
用2的指数表示 |
1 |
1 |
2^0 |
2 |
10 |
2^1 |
4 |
100 |
2^2 |
8 |
1000 |
2^3 |
16 |
10000 |
2^4 |
32 |
100000 |
2^5 |
64 |
1000000 |
2^6 |
128 |
10000000 |
2^7 |
256 |
100000000 |
2^8 |
512 |
1000000000 |
2^9 |
1024 |
10000000000 |
2^10 |
2048 |
100000000000 |
2^11 |
4096 |
1000000000000 |
2^12 |
8192 |
10000000000000 |
2^13 |
每加一个0都是乘2,所以用2的指数来表示。
例如 10000000,1后面有7位,就可以用2的7次方表示。
用2的指数可以很方便的表示任意的数字值:
10进制 |
2进制 |
2的指数 |
1 |
00000001 |
2^0 |
8 |
00001000 |
2^3 |
16 |
00010000 |
2^4 |
32 |
00100000 |
2^5 |
相加 |
相加 | |
57 |
00111001 |
bit 和 byte
bit - 位
byte - 字节
一个 bit 表示一个电位,1 或 0;一个 byte 表示 8 个电位。
个人安装的光纤宽带如果是 100 兆宽带,下载最高速度只能到十几兆,这是因为采用的表示单位不同。100兆宽带指的是100兆bit,我们一般说下载速度指的是byte,那么100兆bit换算成byte需要除8,也就是 12.5 兆 byte。
java 中的 byte 类型
java 中的 byte 类型整数是单字节类型,也就是说,它使用 8 位(bit) 来表示整数。
8 位(bit)能表示的数字:
10进制 |
2进制 |
0 |
00000000 |
1 |
00000001 |
2 |
00000010 |
3 |
00000011 |
4 |
00000100 |
5 |
00000101 |
6 |
00000110 |
7 |
00000111 |
8 |
00001000 |
... |
... |
255 |
11111111 |
但是,java中,byte类型的左侧的一位规定用来表示符号,0表示正数,1表示负数。那么它表示数字的位就只有7位,而不是8位:
java 中 byte 类型表示正数:
10进制 |
2进制 |
0 |
00000000 |
1 |
00000001 |
2 |
00000010 |
3 |
00000011 |
4 |
00000100 |
5 |
00000101 |
6 |
00000110 |
7 |
00000111 |
8 |
00001000 |
... |
... |
127 |
01111111 |
java 中 byte 类型表示负数:
java 的 byte 类型如何表示负数?我们先从 0-1 这个运算来看:
java 中的负数运算,执行的是与正数相同的加减运算,这样执行 0-1 运算得到的二进制值是 11111111,表示 -1,那么可以以此类推,继续执行减1运算减到最小:
-128 |
10000000 |
... |
... |
-8 |
11111000 |
-7 |
11111001 |
-6 |
11111010 |
-5 |
11111011 |
-4 |
11111100 |
-3 |
11111101 |
-2 |
11111110 |
-1 |
11111111 |
10进制 |
2进制 |
0 |
00000000 |
1 |
00000001 |
2 |
00000010 |
3 |
00000011 |
4 |
00000100 |
5 |
00000101 |
6 |
00000110 |
7 |
00000111 |
8 |
00001000 |
... |
... |
127 |
01111111 |
四种整数类型的最小和最大值
与 byte 类型同理,short,int 和 long 也是用相同的方式表示整数。这四种类型的最小值和最大值分别可以这样表示:
byte(1字节,8位):
2进制 |
2的指数 | |
最小 |
10000000 |
-2^7 |
最大 |
01111111 |
2^7 - 1 |
short(2字节,16位):
2进制 |
2的指数 | |
最小 |
10000000 00000000 |
-2^15 |
最大 |
01111111 11111111 |
2^15 - 1 |
int(4字节,32位):
2进制 |
2的指数 | |
最小 |
10000000 00000000 00000000 00000000 |
-2^31 |
最大 |
01111111 11111111 11111111 11111111 |
2^31 - 1 |
long(8字节,64位):
2进制 |
2的指数 | |
最小 |
10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 |
-2^63 |
最大 |
01111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 |
2^63 - 1 |
二进制和十进制的互转
java 中提供了二进制和十进制的互转方法:
十进制转二进制Integer.toBinaryString(int i)
String s = Integer.toBinaryString(257);
System.out.println(s);
// 打印结果: 100000001
1
2
3
4
二进制转十进制Integer.parseInt(String s, int radix)
- 第二个参数指定进制
- 这里不支持直接使用负数的二进制码来表示负数,而是要用正数的二进制码添加负号来表示
int a = Integer.parseInt("1100101101", 2);
System.out.println(a);
// 打印结果: 813
,