binary与进制转换
精华笔记：
什么是二进制：逢2进1的计数规则。计算机中的变量/常量都是按照2进制来计算的
- 2进制：
- 规则：逢2进1
- 数字：0 1
- 基数：2
- 权：128 64 32 16 8 4 2 1
- 如何将2进制转换为10进制：
- 正数：将二进制每个1位置的权相加
- 2进制：
十六进制：逢16进1的计数规则
- 16进制：
- 规则：逢16进1
- 数字：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
- 基数：16
- 权：4096 256 16 1
- 用途：因为2进制书写太麻烦，所以常常用16进制来缩写2进制
- 如何缩写：将2进制从低位开始，每4位2进制缩为1位16进制
- 16进制：
补码：--------------------------了解
- 计算机处理有符号数(正负数)的一种编码方式
- 以4位2进制为例讲解补码的编码规则：
- 计算的时候如果超出4位则高位自动溢出舍弃，保持4位不变
- 将4位2进制数分一半作为负数使用
- 最高位称为符号位，高位为1是负数，高位为0是正数
- 规律数：
- 0111为4位补码的最大值，规律是1个0和3个1，可以推导出
- 32位补码的最大值：1个0和31个1------(01111111111111111111111111111111)
- 1000为4位补码的最小值，规律是1个1和3个0，可以推导出
- 32位补码的最小值：1个1和31个0------(10000000000000000000000000000000)
- 1111为4位补码的-1，规律是4个1，可以推导出
- 32位补码的-1：32个1----------------------(11111111111111111111111111111111)
- 0111为4位补码的最大值，规律是1个0和3个1，可以推导出
- 深入理解负值：
- 记住32位二进制数的-1的编码：32个1
- 负值：用-1减去0位置对应的权---------------负数
- 互补对称现象：-n=~n+1--------取反+1
位运算：---------------------了解
取反：~
- 运算规则：0变1，1变0
与运算：&
- 运算规则：逻辑乘法，见0则0
或运算：|
- 运算规则：逻辑加法，见1则1
右移位运算：>>>
- 运算规则：将2进制数整体向右移动，低位自动溢出舍弃，高位补0
左移位运算：<<
- 运算规则：将2进制数整体向左移动，高位自动溢出舍弃，低位补0
移位运算的数学意义：
笔记：
什么是二进制：逢2进1的计数规则。计算机中的变量/常量都是按照2进制来计算的
2进制：
- 规则：逢2进1
- 数字：0 1
- 基数：2
- 权：128 64 32 16 8 4 2 1
如何将2进制转换为10进制：
将二进制每个1位置的权相加即可---------------正数
权: 32 16 8 4 2 1
二进制: 1 0 1 1 0 1
十进制: 32+8+4+1=45
int n = 45; //编译时会被编译为:101101
System.out.println(Integer.toBinaryString(n)); //以2进制输出
System.out.println(n); //以10进制输出 n++; //将101101增1----101110
System.out.println(Integer.toBinaryString(n)); //以2进制输出
System.out.println(n); //以10进制输出
十六进制：逢16进1的计数规则
16进制：
- 规则：逢16进1
- 数字：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
- 基数：16
- 权：4096 256 16 1
用途：因为2进制书写太麻烦，所以常常用16进制来缩写2进制
如何缩写：将2进制从低位开始，每4位2进制缩为1位16进制
权: 8 4 2 1
2进制: 0001 1011 1010 1010 0101
16进制: 1 b a a 5-----------1baa5 权: 8 4 2 1
2进制: 0010 1111 1101 0100 0111 1011
16进制: 2 f d 4 7 b------2fd47b 权: 8 4 2 1
2进制: 0010 1001 0101 1010 1011 1001
16进制: 2 9 5 a b 9
//演示16进制
int n = 0x2fd47b; //0x表示16进制
int m = 0b0010_1111_1101_0100_0111_1011; //0b表示2进制
System.out.println(Integer.toBinaryString(n)); //按2进制输出
System.out.println(Integer.toBinaryString(m));
System.out.println(Integer.toHexString(n)); //按16进制输出
System.out.println(Integer.toHexString(m));
System.out.println(n); //按10进制输出
System.out.println(m); //演示8进制
int a = 067; //以0开头的表示8进制
System.out.println(a); //55(6个8加7个1)
/*
小面试题:-----8进制平时不用
int a = 068; 正确吗?
答:编译错误，因为0开头的表示8进制，最大的数为7
*/
补码：--------------------------了解
计算机处理有符号数(正负数)的一种编码方式
以4位2进制为例讲解补码的编码规则：
- 计算的时候如果超出4位则高位自动溢出舍弃，保持4位不变
- 将4位2进制数分一半作为负数使用
- 最高位称为符号位，高位为1是负数，高位为0是正数
规律数：
- 0111为4位补码的最大值，规律是1个0和3个1，可以推导出
- 32位补码的最大值：1个0和31个1------(01111111111111111111111111111111)
- 1000为4位补码的最小值，规律是1个1和3个0，可以推导出
- 32位补码的最小值：1个1和31个0------(10000000000000000000000000000000)
- 1111为4位补码的-1，规律是4个1，可以推导出
- 32位补码的-1：32个1----------------------(11111111111111111111111111111111)
int max = Integer.MAX_VALUE; //int的最大值
int min = Integer.MIN_VALUE; //int的最小值
System.out.println(Integer.toBinaryString(max)); //01111111...
System.out.println(Integer.toBinaryString(min)); //10000000...
System.out.println(Integer.toBinaryString(-1)); //11111111...
- 0111为4位补码的最大值，规律是1个0和3个1，可以推导出
深入理解负值：
记住32位二进制数的-1的编码：32个1
负值：用-1减去0位置对应的权---------------负数
1)11111111111111111111111111111111 = -1
2)11111111111111111111111111111101 = -1-2 = -3
3)11111111111111111111111111111010 = -1-1-4 = -6
4)11111111111111111111111111110111 = -1-8 = -9
5)11111111111111111111111111110101 = -1-2-8 = -11
6)11111111111111111111111111010011 = -1-4-8-32 = -45
//负值的输出
int n = -45;
System.out.println(Integer.toBinaryString(n)); //以2进制输出
int m = -11;
System.out.println(Integer.toBinaryString(m)); //以2进制输出
互补对称现象：-n=~n+1--------取反+1
-7 = 11111111 11111111 11111111 11111001 = -1-2-4=-7
~-7 = 00000000 00000000 00000000 00000110 = 2+4=6
~-7+1 = 00000000 00000000 00000000 00000111 = 1+2+4=7 5 = 00000000 00000000 00000000 00000101 = 1+4=5
~5 = 11111111 11111111 11111111 11111010 = -1-1-4=-6
~5+1 = 11111111 11111111 11111111 11111011 = -1-4=-5 12 = 00000000 00000000 00000000 00001100 = 4+8=12
~12 = 11111111 11111111 11111111 11110011 = -1-4-8=-13
~12+1 = 11111111 11111111 11111111 11110100 = -1-1-2-8=-12
//互补对称现象: -n=~n+1
int n = -7;
int m = ~n+1;
System.out.println(m); //7
int i = 12;
int j = ~i+1;
System.out.println(j); //-12
int a = 2147483647; //int的最大值
a = a+1;
System.out.println(a); //-2147483648(int的最小值) int b = -2147483648; //int的最小值
b = b-1;
System.out.println(b); //2147483647
位运算：---------------------了解
取反：~
- 运算规则：0变1，1变0
与运算：&
运算规则：逻辑乘法，见0则0
0 & 0 ---------> 0
0 & 1 ---------> 0
1 & 0 ---------> 0
1 & 1 ---------> 1
n = 00010111 01110101 01111010 11110110----0x17757af6
m = 00000000 00000000 00000000 11111111----0xff
k = n&m = 00000000 00000000 00000000 11110110----0xf6 int n = 0x17757af6;
int m = 0xff; //8位掩码
int k = n&m;
System.out.println(Integer.toBinaryString(n));
System.out.println(Integer.toBinaryString(m));
System.out.println(Integer.toBinaryString(k));
如上运算的意义:k中储的是n的最后8位，这种运算叫做掩码运算
一般从低位开始1的个数称为掩码的位数
或运算：|
运算规则：逻辑加法，见1则1
0 | 0 ----------> 0
0 | 1 ----------> 1
1 | 0 ----------> 1
1 | 1 ----------> 1
n = 00000000 00000000 00000000 11011110 0xde
m = 00000000 00000000 10011101 00000000 0x9d00
k = n|m = 00000000 00000000 10011101 11011110 0x9dde int n = 0xde;
int m = 0x9d00;
int k = n|m; //将n和m错位合并
System.out.println(Integer.toBinaryString(n));
System.out.println(Integer.toBinaryString(m));
System.out.println(Integer.toBinaryString(k));
右移位运算：>>>
运算规则：将2进制数整体向右移动，低位自动溢出舍弃，高位补0
n = 01101011 00111111 01011110 00111010----0x6b3f5e3a
m = n>>>1 00110101 10011111 10101111 00011101
k = n>>>2 00011010 11001111 11010111 10001110
g = n>>>8 00000000 01101011 00111111 01011110 int n = 0x6b3f5e3a;
int m = n>>>1;
int k = n>>>2;
int g = n>>>8;
System.out.println(Integer.toBinaryString(n));
System.out.println(Integer.toBinaryString(m));
System.out.println(Integer.toBinaryString(k));
System.out.println(Integer.toBinaryString(g));
左移位运算：<<
运算规则：将2进制数整体向左移动，高位自动溢出舍弃，低位补0
n = 01101110 10111100 00111011 00111011-------0x6ebc3b3b
m = n<<1 11011101 01111000 01110110 01110110
k = n<<2 10111010 11110000 11101100 11101100
g = n<<8 10111100 00111011 00111011 00000000 int n = 0x6ebc3b3b;
int m = n<<1;
int k = n<<2;
int g = n<<8;
System.out.println(Integer.toBinaryString(n));
System.out.println(Integer.toBinaryString(m));
System.out.println(Integer.toBinaryString(k));
System.out.println(Integer.toBinaryString(g));
移位运算的数学意义：
int n = 5;
int m = n<<1;
int k = n<<2;
int g = n<<3;
System.out.println(m); //10----相当于5*2
System.out.println(k); //20----相当于5*4
System.out.println(g); //40----相当于5*8
/*
权: 64 32 16 8 4 2 1
n: 0 1 0 1 = 5
m: 0 1 0 1 = 10
k: 0 1 0 1 = 20
g: 0 1 0 1 = 40
*/
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