整数和小数,由十进制转二进制的方法

1 整数,由十进制转二进制

十进制整数 123 可以理解为 1x102 + 2x101 + 3x100
同样的,二进制整数 0b1101 也可以理解为 1x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20。(十进制 8 + 4 +1 = 13)

在计算机内部,所有数字都是由二进制表示的。

以 13 为例,我们看下由十进制向二进制转换的方法:

13 / 2 = 6 余 1
 6 / 2 = 3 余 0
 3 / 2 = 1 余 1
 1 / 2 = 0 余 1

除2的余数,相当于右移后抛弃的那一位。
最先抛弃的写在最右边,
故,13 = 0b1101

下面,写一段 Python 代码来实现十进制到二进制的转换。

num = 13
result = ''

while num > 0:
    result = str(num%2) + result
    num = num // 2

print("Decimal number 13 is binary", result)

运行结果:

Decimal number 13 is binary 1101

接下来的小数转换会重用这段代码。

2 小数,由十进制转二进制

十进制整数 0.123 可以理解为 1x10-1 + 2x10-2 + 3x10-3
同样的,二进制整数 0b0.011 也可以理解为 0x2-1 + 1x2-2 + 1x2-3。(十进制 0.25 + 0.125 = 0.375)

小数十进制转二进制的思路是:如果这个小数乘以2n后可以变成一个整数,那么这个整数先转二进制,然后除以2n。除2n等于右移n位。

例如:
0.375 * 23 = 3,
0b11右移3位,
故 0.375 = 0b0.011

下面写段 Python 代码来实现这个转换功能。

x = float(input("Enter a decimal number between 0 and 1:"))

p = 0
while x*(2**p)-int(x*(2**p)) != 0:
    print("p=", p, " Remainder =", x*(2**p)-int(x*(2**p)))
    p += 1

num = int(x*(2**p))

result = ""

if num == 0:
    result = '0'

while num > 0:
    result = str(num%2) + result
    num = num // 2

for i in range(p - len(result)):
    result = '0' + result

result = '.' + result
print("The binary representationof the decimal", x, "is", result)

运行结果:

Enter a decimal number between 0 and 1:.375
p= 0  Remainder = 0.375
p= 1  Remainder = 0.75
p= 2  Remainder = 0.5
The binary representationof the decimal 0.375 is .011

参考文献

Introduction to Computer Science and Programming Using Python

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