Преобразования с использованием весов разрядов

Перевод чисел из одной системы счисления в другую

Наличие различных систем счисления предполагает использование способов перевода записи числа из одной системы счисления в другую. Для этой цели применяются следующие способы преобразований:

- метод преобразования с использованием весов разрядов в исходной и в искомой записи числа;

- метод деления (умножения) на новое основание;

- метод с использованием особого соотношения заданной и искомой систем счисления.

Метод преобразования с использованием весов разрядов записи числа в исходной и в искомой системах предполагает использование расширенной записи числа (2) в некоторой системе счисления.

Метод имеет две разновидности в зависимости от того, какая система счисления (исходная или искомая) является более привычной. Если более привычной является искомая система счисления, то на основании расширенной записи исходного числа подсчитываются значения её отдельных разрядов в новой системе счисления. Далее полученные значения суммируются.

Например, при преобразовании целого двоичного числа

N ₂ =110011010

в десятичную систему счисления исходное число представляется в расширенной записи

N = 2⁸ +2⁷ + 2⁴ + 2³ + 2¹

и рассчитывается вес отдельных (ненулевых) двоичных разрядов в десятичной системе счисления:

256, 128, 16, 8, 2.

Затем искомая запись числа определяется как сумма весов всех ненулевых разрядов записи числа в заданной системе счисления:

256+ 128+ 16+ 8+ 2 = 410.

При преобразовании правильных дробей в принципе используется тот же подход, но при расчете весов отдельных разрядов берутся отрицательные степени основания счисления.

Кроме того, учитывая, что при преобразовании правильных дробей в общем случае результат получается неточный, перед началом преобразования необходимо подсчитать количество разрядов представления числа в новой системе счисления. Разрядность результата выбирается таким образом, чтобы ошибка представления результата была бы не более половины единицы младшего разряда в исходной записи числа.

Например, при использовании двоичной и десятичной систем счисления берется соотношение, согласно которому один десятичный разряд соответствует точности представления четырехразрядным двоичным числом.

При преобразовании правильных дробей сначала ищется предварительное значение представления заданного числа в новой системе счисления с количеством разрядов, на единицу большим, чем расчетная разрядность представления числа в новой системе счисления. Дополнительный разряд в предварительном результате преобразования используется для округления, позволяющего с рассчитанным числом разрядов найти окончательный результат.

Пример

Представить правильную двоичную дробь 0.101 в десятичной системе счисления.

Перед началом преобразования определяется, что разрядность записи заданного числа в новой системе счисления должна быть равна 1, поэтому сначала ищется предварительная запись заданного числа в новой системе счисления с двумя двоичными разрядами

0.101₂= 2^-1+ 2^-3=0.5 + 0.13 = 0.63,

или после округления

0.101₂= 0.6₁₀.

Если более привычной является исходная система счисления, то запись заданного числа в новой системе счисления определяется разряд за разрядом, начиная со старшего. Первым значащим разрядом будет являться разряд с максимально возможным весом, но не превышающим значения преобразуемого числа. При этом, определив старшую цифру (старший разряд) с ненулевым значением, из исходного числа вычитается вес этого разряда, таким образом формируя остаток, который должен быть представлен еще не найденным младшим разрядом искомой записи числа в новой системе счисления. Далее, используя полученный остаток, аналогичным приемом ищется второй старший разряд записи числа в новой системе счисления, определяются новый остаток и переходят к определению следующего разряда и т.п. Процесс этот напоминает процедуру взвешивания некоторого тела посредством уравновешивания его веса с помощью эталонных гирь.

Примеры

Найти двоичный эквивалент десятичного числа:

436₁₀ =____?____ _2.

Решение

Первый (старший) разряд, имеющий значение 1 в искомой двоичной записи числа, будет разряд весом 2⁸ =256. С помощью остальных (младших) разрядов искомой записи числа необходимо представить значение 180 (180 - остаток, полученный как 436 -256).

Второй разряд с весом 2⁷ - 128 будет иметь в искомой двоичной записи числа значение 1. С помощью остальных (более младших) разрядов искомой записи числа необходимо представить значение 52 (52 - остаток, полученный как 188 - 128).

Третий разряд с весом 2⁵ - 64 будет иметь в искомой двоичной записи числа значение 0.

Четвертый разряд с весом 2⁵ - 32 будет иметь в искомой двоичной записи числа значение 1, а остаток - 20.

Пятый разряд с весом 2⁴ - 16 будет иметь в искомой двоичной записи числа значение 1, а остаток - 4.

Шестой разряд с весом 2³ = 8 будет иметь в искомой двоичной записи числа значение 0.

Седьмой разряд с весом 2² = 4 будет иметь в искомой двоичной записи числа значение 1, а остаток - 0.

Восьмой разряд с весом 2¹ = 2 будет иметь в искомой двоичной записи числа значение 0.

Девятый разряд с весом 2⁰ = 1 будет иметь в искомой двоичной записи числа значение 0.

Таким образом,

436₁₀= 110110100₂.

Пример

Найти двоичный эквивалент числа 0.7₁₀ =_____?_____ ₂.

Предварительный результат ищется с точностью до пяти двоичных разрядов, причем пятый разряд используется только для округления при переходе к четырех разрядному окончательному результату.

Первый (старший) разрядом весом 2^-1 =0.5 искомой двоичной записи числа будет иметь значение 1. С помощью остальных (младших) разрядов искомой записи числа необходимо представить значение 0.2 (0.2 - остаток, полученный как 0.7 - 0.5= =0.2).

Второй (старший) разрядом с весом 2^-2=0.25 в искомой двоичной записи числа будет иметь значение 0.

Третий разрядом с весом 2^-3=0.13 в искомой двоичной записи числа будет иметь значение 1. С помощью остальных (более младших) разрядов искомой записи числа необходимо представить значение 0.07 (0.07 - остаток, полученный как 0.2 -0.13).

Четвертый разрядом с весом 2^-4=0.06 в искомой двоичной записи числа будет иметь значение 1, а остаток - 0.01.

Пятый разряд с весом 2^-5 =0.03 искомой двоичной записи числа будет иметь значение 0.

Таким образом, десятичное число 0.7₁₀ = 0.10110₂.

После округления имеет место

0.7₁₀ = 0.1011₂.

Дата добавления: 2014-01-07