Сравнение чисел в различных системах счисления

Система счисления (СС)-это совокупность приёмов и правил записи чисел с помощью определенного набора символов.

Алфавит СС - набор символов(цифр), используемых для записи числа.

Основание СС (мощность алфавита СС) - количество символов(цифр) алфавита СС.

Все системы счисления делятся на позиционные и непозиционные.

Непозиционная система счисления - это система, в которой количественный эквивалент каждой цифры не зависит от ее положения (места, позиции) в записи числа.

Итак, в непозиционных системах счисления позиция, которую цифра занимает в записи числа, роли не играет. Так, например, римская система счисления непозиционная. В числах XI и IX "вес” обоих цифр одинаков, несмотря на их месторасположение.

Позиционные системы счисления

Позиционная система счисления это система, в которой значение цифры зависит от ее места (позиции) в записи числа. Основание системы счисления количество знаков или символов, используемых для изображения числа в данной системе счисления

Основание системы счисления определяет её название: основание p - p-ая система счисления.

Например, система счисления в основном, применяемая в современной математике, является позиционной десятичной системой, её основание равно десяти. Для записи любых чисел в ней используется десять всем хорошо известных цифр (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9).

Итак, мы сказали, что в позиционных системах счислениях имеет значение позиция, которую цифра занимает в записи числа. Так, запись 23 означает, что это число можно составить из 3 единиц и 2 десятков. Если мы поменяем позиции цифр, то получим совсем другое число – 32. Это число содержит 3 десятка и 2 единицы. «Вес» двойки уменьшился в десять раз, а «вес» тройки в десять раз возрос.

Развернутая запись числа

Любое число N в позиционной системе счисления с основанием p может быть представлено в виде многочлена от p:

N=a_k p^k + a_k-1 p^k-1+a_k-2 p^k-2+...+a₁ p¹+a₀ p⁰+a_-1 p^-1+a_-2 p^-2+...,

где N - число, p - основание системы счисления (p>1), a_i - цифры числа (коэффициенты при степени p).

Числа в p-ой системе счисления записываются в виде последовательности цифр:

N=a_k a_k-1 a_k-2 ...a₁ a_{0 ,}a_-1 a_-2...

Запятая в последовательности отделяет целую часть числа от дробной.

_{3210 -1-2}

N=4567,12₁₀=4*10³+5*10²+6*10¹+7*10⁰+1*10^-1+2*10^-2

Двоичная система счисления

Для записи чисел используются только две цифры – 0 и 1. Выбор двоичной системы для использования в компьютере объясняется тем, что электронные элементы, из которых строятся ЭВМ, могут находиться только в двух хорошо различимых состояниях. По существу эти элементы представляют собой выключатели. Как известно выключатель либо включен, либо выключен. Третьего не дано. Одно из состояний обозначается цифрой 1, другое – 0. Благодаря таким особенностям двоичная система стала стандартом при построении ЭВМ.

В этой системе счисления любое число может быть представлено в виде:

N=a_k 2^k + a_k-1 2^k-1+a_k-2 2^k-2+...+a₁ 2¹+a₀ 2⁰+a_-1 2^-1+a_-2 2^-2+....

Например:11001,01₂=1*2⁴+1*2³+0*2²+0*2¹+1*2⁰+0*2^-1+1*2^-2(развернутая запись числа в двоичной системе счисления)

Восьмеричная система счисления

В восьмеричной системе используется восемь цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Это система счисления в ЭВМ используется как вспомогательная для записи информации в сокращенном виде. Для представления одной цифры восьмеричной системы используют три двоичных разряда (триада : см. таблицу

Развернутая запись числа в восьмеричной системе счисления:

537₈=5*8²+3*8¹+7*8⁰

Шестнадцатеричная система счисления

Для обозначения цифр в шестнадцатеричной системе счисления используют десять цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и латинские буквы A(10), B(11), C(12), D(13), E(14), F(15). Эта система счисления, так же, как и восьмеричная система, используется в ЭВМ как вспомогательная для записи информации в сокращенном виде. Для представления одного символа шестнадцатеричной системы используют четыре двоичных разряда (тетрада): см. таблицу

Развернутая запись числа в восьмеричной системе счисления:

A2F,4₁₆=A*16²+2*16¹+F*16⁰+4*16^-1

Перевод чисел в десятичную систему счисления.

Алгоритм перевода Ap--A10.

Представьте число в развернутой форме. Вычислите сумму ряда. Полученное число является значением числа в десятичной системе счисления.

24₁₆ = 2 * 16¹ + 4 * 16⁰ = 32 + 4 = 36

Перевод чисел из десятичной системы счисления

Алгоритм перевода целых десятичных чисел

Для того, чтобы перевести целое десятичное число в другую систему счисления, необходимо осуществлять последовательное деление десятичного числа и затем получаемых частных на основание той системы, в которую оно переводится, до тех пор, пока не получится частное, меньшее делителя.

Число в новой системе счисления записывается в виде остатков от деления, в обратном порядке их получения, начиная с последнего полученного частного.

Перевод чисел из двоичной системы счисления восьмеричную, шестнадцатеричную и обратно

Перевод A₂--A₈

Для того, чтобы перевести число из двоичной системы счисления в восьмеричную, необходимо: двигаясь от запятой влево и вправо, разбить двоичное число на группы по три разряда, дополняя при необходимости нулями крайние левую и правую группу. Затем триаду заменить соответствующей восьмеричной цифрой (см. таблицу триад выше)

Перевод A₂--A₁₆

Для того, чтобы перевести число из двоичной системы счисления в шестнадцатеричную, необходимо: двигаясь от запятой влево и вправо, разбить двоичное число на группы по четыре разряда, дополняя при необходимости нулями крайние левую и правую группу. Затем тетраду заменить соответствующей шестнадцатеричной цифрой (см. таблицу триад выше)

Перевод A₈--A₂

Для того, чтобы перевести число из восьмеричной системы счисления в двоичную достаточно заменить каждую цифру этого числа соответствующей триадой (см. таблицу триад выше), при этом отбрасывают незначащие нули в старших и младших (после запятой) разрядах.

Перевод A₁₆--A₂

Для того, чтобы перевести число из шестнадцатеричной системы счисления в двоичную достаточно заменить каждую цифру этого числа соответствующей тетрадой (см. таблицу триад выше), при этом отбрасывают незначащие нули в старших и младших (после запятой) разрядах.

Двоичная арифметика

Арифметические операции во всех позиционных системах счисления выполняются по одним и тем же хорошо известным правилам.

Сложение

Рассмотрим сложение чисел в двоичной системе счисления. В основе лежит таблица сложения одноразрядных двоичных чисел:

0+0=0

0+1=1

1+0=1

1+1=10

1+1+1=11

Важно обратить внимание на то, что при сложении двух единиц происходит переполнение разряда и производится перенос в старший разряд. Переполнение разряда наступает тогда, когда величина числа в нем становится равной или больше основания системы счисления. Для двоичной системы счисления эта величина равна двум.

Сложение многоразрядных двоичных чисел происходит в соответствие с вышеприведенной таблицей сложения с учетом возможных переносов из младших разрядов с старшие.

Вычитание

Рассмотрим вычитание двоичных чисел. В основе лежит таблица вычитания одноразрядных двоичных чисел. При вычитании из меньшего числа (0) большего (1) производится заем из старшего разряда. В таблице заем обозначается 1 с чертой.

0-0=_0

0-1=11

1-0=1

1-1=0

Сложение и вычитание одноразрядных двоичных чисел

Сложение и вычитание многоразрядных двоичных чисел (примеры)

Умножение

В основе умножения лежит таблица умножения одноразрядных двоичных чисел:

0*0=0

0*1=0

1*0=0

1*1=1

Умножение многоразрядных двоичных чисел происходит в соответствии с приведенной таблицей умножения по обычной схеме, применяемой в десятичной системе счисления, с последовательным умножением множимого на очередную цифру множителя.

Деление

Операция деления выполняется по алгоритму, подобному алгоритму выполнения операции деления в десятичной системе счисления.

Умножение и деление двоичных чисел