Системы счисления: позиционные и непозиционные. Двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная СС
Понятие системы счисления, непозиционные (римская) и позиционные СС, основание и алфавит, двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы.
Система счисления (СС) — это совокупность правил и соглашений для записи чисел с помощью определенного набора знаков (цифр).
Все системы счисления делятся на две принципиальные группы:
1. Непозиционные системы счисления — количественное значение цифры не зависит от ее позиции (места) в записи числа. Классический пример — римская система счисления: символ X всегда обозначает число 10 (в числе X = 10, в числе XX = 20, в числе IX = 10 - 1 = 9). Непозиционные системы крайне неудобны для вычислений «в столбик»;
2. Позиционные системы счисления — количественный вес цифры меняется в зависимости от ее позиции (разряда) в числе. Привычная нам десятичная система — позиционная: в числе 555 первая пятерка слева означает 500 (сотни), вторая — 50 (десятки), а третья — 5 (единицы).
Позиционная СС
Непозиционная СС
Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием (q).
Основание системы счисления — это общее количество различных цифр, используемых для записи чисел в данной системе.
В компьютерных науках применяются четыре главные позиционные системы:
1. Десятичная система (q = 10): цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (человеческий счет по 10 пальцам рук);
2. Двоичная система (q = 2): цифры 0 и 1 (родной машинный язык процессоров ЭВМ);
3. Восьмеричная система (q = 8): цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 (компактная запись двоичных триад);
4. Шестнадцатеричная система (q = 16): цифры 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). Служит для компактной записи адресов памяти, машинных кодов и цветов в вебе (#FF5733).
Буквы A-F
Двоичная система (BIN)
Запомните значения букв
В шестнадцатеричной системе: A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15. Максимальная цифра в системе с основанием q всегда равна (q - 1).
Любое число в позиционной системе счисления с основанием q может быть представлено в виде суммы произведений его цифр на степени основания q.
Развернутая форма записи целого числа:
Примеры:
• В десятичной системе: ;
• В двоичной системе: ;
• В шестнадцатеричной системе: .
Развернутая форма служит универсальным математическим алгоритмом перевода чисел из любой системы счисления в десятичную.
Развернутая форма
Так как , а , между двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системами существует прямое соответствие:
• Каждая восьмеричная цифра кодируется ровно тремя двоичными знаками (триадой);
• Каждая шестнадцатеричная цифра кодируется ровно четырьмя двоичными знаками (тетрадой).
Таблица соответствия тетрад:
Благодаря этому перевод между 2 и 16 СС выполняется мгновенно без промежуточных вычислений в десятичной системе: двоичное число разбивают на четверки цифр справа налево и каждую четверку заменяют на одну шестнадцатеричную цифру.
