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原碼、反碼、補碼之間的相互關系

效果 arr b+ color mage 直接 滿足 idt clas

計算機保存最原始的數字,也是沒有正和負的數字,叫沒符號數字

如果我們在內存分配4位(bit)去存放無符號數字,是下面這樣子的

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後來在生活中為了表示“欠別人錢”這個概念,就從無符號數中,劃分出了“正數”和“負數”

正如上帝一揮手,從混沌中劃分了“白天”與“黑夜”

為了表示正與負,人們發明了"原碼",把生活應該有的正負概念,原原本本的表示出來

把左邊第一位騰出位置,存放符號,正用0來表示,負用1來表示

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但使用“原碼”儲存的方式,方便了看的人類,卻苦了計算機
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我們希望 (+1)和(-1)相加是0,但計算機只能算出0001+1001=1010 (-2)

這不是我們想要的結果 (╯‘ - ‘)╯︵ ┻━┻

另外一個問題,這裏有一個(+0)和(-0)

為了解決“正負相加等於0”的問題,在“原碼”的基礎上,人們發明了“反碼”

“反碼”表示方式是用來處理負數的,符號位置不變,其余位置相反

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當“原碼”變成“反碼”時,完美的解決了“正負相加等於0”的問題

過去的(+1)和(-1)相加,變成了0001+1101=1111,剛好反碼表示方式中,1111象征-0

人們總是進益求精,歷史遺留下來的問題—— 有兩個零存在,+0 和 -0

我們希望只有一個0,所以發明了"補碼",同樣是針對"負數"做處理的

"補碼"的意思是,從原來"反碼"的基礎上,補充一個新的代碼,(+1)

我們的目標是,沒有蛀牙(-0)

技術分享圖片有得必有失,在補一位1的時候,要丟掉最高位

我們要處理"反碼"中的"-0",當1111再補上一個1之後,變成了10000,丟掉最高位就是0000,剛好和左邊正數的0,完美融合掉了

這樣就解決了+0和-0同時存在的問題

另外"正負數相加等於0"的問題,同樣得到滿足

舉例,3和(-3)相加,0011 + 1101 =10000,丟掉最高位,就是0000(0)

同樣有失必有得,我們失去了(-0) , 收獲了(-8)

以上就是"補碼"的存在方式

結論:保存正負數,不斷改進方案後,選擇了最好的"補碼"方案

大多數語言都提供了按位運算符,恰當的使用按位運算符有時候會取得的很好的效果。

在我看來按位運算符應該有7個:

1、& 按位與

&是二元運算符,它以特定的方式的方式組合操作數中對應的位,如果對應的位都為1,那麽結果就是1, 如果任意一個位是0 則結果就是0。

1 & 3的結果為1

那我們來看看他是怎麽運行的

1的二進制表示為 0 0 0 0 0 0 1

3的二進制表示為 0 0 0 0 0 1 1

根據 & 的規則 得到的結果為 0 0 0 0 0 0 0 1,十進制表示就是1

2、| 按位或

|運算符跟&的區別在於如果對應的位中任一個操作數為1 那麽結果就是1。

1的二進制表示為 0 0 0 0 0 0 1

3的二進制表示為 0 0 0 0 0 1 1

所以 1 | 3的結果為3

3、^ 按位異或

^運算符跟|類似,但有一點不同的是 如果兩個操作位都為1的話,結果產生0。

1的二進制表示為 0 0 0 0 0 0 1

3的二進制表示為 0 0 0 0 0 1 1

所以 1 ^ 3的結果為2

4、~ 按位非

~運算符是對位求反,1變0,0變1,也就是求二進制的反碼

1的二進制表示為 0 0 0 0 0 0 1

所以 ~1 的結果是-2

5、>> 右移

>>運算符使指定值的二進制所有位都右移規定的次數,對於其移動規則只需記住符號位不變,左邊補上符號位即按二進制形式把所有的數字向右移動對應的位數,低位移出(舍棄),高位的空位補符號位,即正數補零,負數補1。

1的二進制表示為 0 0 0 0 0 0 1

所以 1>>1的結果為0

6、<< 左移

<<運算符使指定值的二進制所有位都左移規定的次數,對於其移動規則只需記住丟棄最高位,0補最低位即按二進制形式把所有的數字向左移動對應的位數,高位移出(舍棄),低位的空位補零。

1的二進制表示為 0 0 0 0 0 0 1

所以 1<<1的結果為2 7、>>> 無符號右移

>>>運算符忽略了符號位擴展,0補最高位,但是只是對32位和64位的值有意義。

位運算符在js中的妙用:

1、使用&運算符判斷一個數的奇偶

偶數 & 1 = 0

奇數 & 1 = 1

那麽0&1=0,1&1=1

2、使用~~,>>,<<,>>>,|來取整

~~3.14 = 3

3.14 >> 0 = 3

3.14 << 0 = 3 3.14 | 0 = 3 3.14 >>> 0 = 3(>>>不可對負數取整)

註意:~~-3.14 = -3 其它的一樣

3、使用<<,>>來計算乘除

乘法:

1*2 = 2

1<>1 = 1(2/2的一次方)

4、利用^來完成比較兩個數是否相等

1 ^ 1 = 0

1 ^ 非1數 !=0

所以同一個數……同一個數等於0,否則不等於0

5、使用^來完成值交換

a = 1

b = 2

a ^= b

b ^= a

a ^= b

結果a=2,b=1

6、使用&,>>,|來完成rgb值和16進制顏色值之間的轉換

16進制顏色值轉RGB:

1 function hexToRGB(hex){
2     var hex = hex.replace("#","0x"),
3         r = hex >> 16,
4         g = hex >> 8 & 0xff,
5         b = hex & 0xff;
6     return "rgb("+r+","+g+","+b+")";
7 }

RGB轉16進制顏色值:

1 function RGBToHex(rgb){
2     var rgbArr = rgb.split(/[^\d]+/),
3         color = rgbArr[1]<<16 | rgbArr[2]<<8 | rgbArr[3];
4     return "#"+color.toString(16);
5 }

運行hexToRGB("#ffffff")返回"rgb(255,255,255)"

運行RGBToHex("rgb(255,255,255)")返回"#ffffff"

~ 運算符查看表達式的二進制表示形式的值,並執行位非運算。

Javascript 按位取反運算符 (~) ,對一個表達式執行位非(求非)運算。如 ~1 = -2; ~2 = -3;

js取反我只知道個!,但是~為什麽也叫取反,他返回的又不是boolean類型?

~1,~2 的二進制又不是 -2 ,-3 ,怎麽會轉換成這麽奇怪的值?

網友解答:

按位取反還真和boolean沒多大關系,大體流程是這樣的:

就來看看~1的計算步驟:

  • 1(這裏叫:原碼)轉二進制 = 00000001
  • 按位取反 = 11111110
  • 發現符號位(即最高位)為1(表示負數),將除符號位之外的其他數字取反 = 10000001
  • 末位加1取其補碼 = 10000010
  • 轉換回十進制 = -2

有網友對上面的答案進行了三點補充,如下:

  • 按位取反的運算規則這麽奇怪並不是JavaScript獨有的,而是所有的計算機語言都是這樣的。這樣做的主要原因是為了為了統一減法和加法,在計算機中,減法會變成加一個負數,而負數會以補碼的形式存儲。而這樣主要是因為補碼和數字的十進制數有這麽轉換關系,負數:補碼(x) = -x - 1,正數:補碼(x) = x
  • 因為補碼是針對負數存在的,那麽只要數據類型有無符號數,就沒有這樣的煩惱了,比如C語言有無符號整型,就能對無符號整型直接按位取反。
    • 如果沒有無符號類型,而且也只是想要按位取反,而不是附帶補碼的按位取反,需要另外的方法。讓全1的數據和當前數據做按位抑或就行了。比如,你有一個32位的數據a,需要對它做按位取反,那麽這樣就行了:0xFFFF ^ a

原碼、反碼、補碼之間的相互關系