КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Позиционные системы счисления
Управление товарным ассортиментом.
Позиционные и непозиционные системы счисления. Позиционное представление числа. Теорема о представимости числа в натуральной системе счисления. Общий подход к переводу числа из одной натуральной системы счисления в другую.
Системой счисления (СС) называется совокупность правил наименования и записи чисел. Системы счисления подразделяются на позиционные и непозиционные. В непозиционных системах счисления, возникших значительно раньше позиционных, символы (цифры) не меняют своего значения в зависимости от места (позиции), занимаемой ими в записи числа. Примером такой системы счисления является унарная система, или счетные палочки. Каждая палочка имеет одно и то же значение, равное единице, вне зависимости от места расположения. Другим примером непозиционной системы счисления является римская система. Представление числа в ней короче, чем в унарной, за счет большего числа используемых символов: (I, V, X, L, C, D, M). Например, число 267 записывается в виде CCLXVII. Существующие правила (вычитание младших символов стоящих слева IX, и прибавление стоящих справа XV) не меняют сути дела. Выполнение арифметических действий в таких системах счисления является сложным, а представление дробей не определено. Система счисления называется позиционной, если значение цифры зависит от ее места в записи числа. Позиционные системы счисления удачно совмещают как простоту представления произвольных чисел, в том числе дробей, так и удобство выполнения арифметических действий. Несмотря на кажущуюся простоту, десятичная позиционная система счисления явилась продуктом длительного исторического развития. Не сразу лучшие умы человечества пришли к тому, чтобы выражать число знаками, придавая им значение не только по форме, но и по месту в записи. Позиционные СС. Наиболее совершенной из позиционных систем счисления является десятичная. Значение цифры в записи десятичного числа зависит от ее позиции относительно запятой. Так, в числе x = 231,02 цифра 2 в начале записи означает две сотни, а в конце – две сотых доли единицы.
В вычислительной математике вместо слова "позиция" обычно используется слово "разряд". Нумерация разрядов возрастает налево и убывает направо от запятой; первая цифра слева от запятой занимает нулевой разряд. Если мы представим число x в виде ряда по степеням числа 10 x = 231,02 = 2 ∙ 102 + 3 ∙ 101 + 1 ∙ 100 + 0 ∙ 10-1 + 2 ∙ 10-2, то увидим, что номер разряда каждой цифры совпадает с показателем степени числа 10 при ней. Число 10 является основанием десятичной системы счисления. Создание цифровых вычислительных машин не связано с возникновением каких-либо новых принципов представления числа. Запись числа в ЭВМ основана на той же идее, что и в десятичной системе счисления. Сформулируем общие положения позиционного представления числа. Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием и базисными числами. Основание > 1 – целое положительное (натуральное) число. Базисные числа тоже целые, их количество равно . Если базисные числа образуют совокупность , то система счисления называется натуральной. Любое неотрицательное число может быть представлено в виде ряда
Запись числа в -ичной СС сводится к перечислению коэффициентов ряда (8.1) с указанием знака числа и положения запятой
Запись (8.2) называется -ичной дробью числа . Дробь может быть как конечной, так и бесконечной. Приведем примеры наиболее распространенных натуральных систем счисления. 1. Двоичная СС: = 2, базисные числа . 2. Десятичная СС: = 10, базисные числа . 3. Шестнадцатеричная СС: = 16, базисные числа . Рассмотрим теорему. Теорема. Если базисные числа образуют совокупность то любое вещественное число x может быть представлено в виде p -ичной дроби. Доказательство. Покажем, что любое число может быть представлено в виде ряда (8.1), где ai принимают свои значения из совокупности . Очевидно, что достаточно рассмотреть лишь положительные числа . Существует целое число такое, что выполняются соотношения
Из совокупности выбираем наибольшее число для которого Если то ряд (8.1) получен. Если то ищем целое число такое, что Затем из совокупности B выбираем число для которого
В силу (8.3) заключаем, что Если то получение ряда (8.1) закончено, иначе снова рассматриваем случай Продолжая этот процесс, получаем последовательность чисел и чисел выбираемых из совокупности B. При этом либо при некотором k
либо для всех k
В силу полноты пространства вещественных чисел (8.4) и (8.5) означают, что В данном случае представление числа x в p -ичной системе счисления имеет вид бесконечной дроби. Числа образуют последовательность ненулевых коэффициентов искомой p -ичной дроби. Теорема доказана. Поясним ход доказательства теоремы на примере представления десятичного числа x = 137(10) в натуральной системе счисления с базисными числами . Ясно, что речь идёт о 5-ричной СС. Из соотношения находим n 1 = 3. Выбираем b n1 : Поскольку то поиск продолжаем. Из получаем n 2 = 1; так как Вычисляем разность Следовательно, процесс требует продолжения. Дальнейший подбор даёт n 3 = 0 и Запишем ряд (8.1) для числа x: Следовательно, x = 1022(5) Представление числа в различных натуральных системах счисления. Пусть известна запись числа в -ичной системе счисления . Требуется найти его запись в - ичной системе счисления . Общий подход. В общем случае алгоритм перевода чисел из системы счисления с основанием p в систему счисления с основанием q основан на определении позиционной системы счисления, в которой любое неотрицательное вещественное число x представимо в виде ряда (8.1): Для нахождения q -ичной записи числа x коэффициенты ai полинома (8.1) и основание p надо перевести в q -ичную систему счисления, подставить их в (8.1) и вычислить полученный ряд по правилам q -ичной арифметики. Заметим, что применение общего подхода требует знания q -ичных эквивалентов p -ичных базисных чисел (это не трудно при q > p), а также умения выполнять арифметические действия в q -ичной системе счисления. Последнее зачастую проблематично, поэтому общий подход применяется на практике только для q = 10, так как 10-ичная арифметика нам хорошо известна, и называется алгоритмом замещения. Он будет рассмотрен ниже. Для других случаев разработаны свои эффективные алгоритмы, позволяющие осуществить перевод с минимумом вычислений, выполняемых также в рамках 10-ичной арифметики.
Дата добавления: 2013-12-13; Просмотров: 631; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |