十六进制

十六进制

计算机术语
十六进制(英文名称:Hexadecimal),是计算机中数据的一种表示方法。同日常生活中的表示法不一样。它由0-9,A-F组成,字母不区分大小写。与10进制的对应关系是:0-9对应0-9;A-F对应10-15;N进制的数可以用0~(N-1)的数表示,超过9的用字母A-F。
    中文名:十六进制 外文名: 所属学科: 英文名:Hexadecimal 定义:计算机中数据的一种表示方法 组成:0-9,A-F

表示方法

十六进制照样采用位置计数法,位权是16为底的幂。

举例说明

16进制的20表示成10进制就是:2×16¹+0×16º=32。

10进制的32表示成16进制就是:20。

十进制数可以转换成十六进制数的方法是:十进制数的整数部分“除以16取余”,十进制数的小数部分“乘16取整”,进行转换。

比如说十进制的0.1转换成八进制为0.0631463146314631。就是0.1乘以8=0.8,不足1不取整,0.8乘以8=6.4,取整数6,0.4乘以8=3.2,取整数3,依次下算。

编程中,常用的还是10进制.毕竟C/C++是高级语言。

不过,由于数据在计算机中的表示,最终以二进制的形式存在,所以有时候使用二进制,可以更直观地解决问题。但二进制数太长了。比如int类型占用4个字节,32位。比如100,用int类型的二进制数表达将是:

面对这么长的数进行思考或操作,没有人会喜欢。因此,C,C++没有提供在代码直接写二进制数的方法。用16进制或8进制可以解决这个问题。

因为,进制越大,数的表达长度也就越短。不过,为什么偏偏是16或8进制,而不其它的,诸如9或20进制呢?2、8、16,分别是2的1次方、3次方、4次方。这一点使得三种进制之间可以非常直接地互相转换。8进制或16进制缩短了二进制数,但保持了二进制数的表达特点。在下面的关于进制转换的课程中,你可以发现这一点。

二进制数第0位的权值是2的0次方,第1位的权值是2的1次方。

八进制就是逢8进1。

八进制数采用0~7这八数来表达一个数。

八进制数第0位的权值为8的0次方,第1位权值为8的1次方,第2位权值为8的2次方。

所以,设有一个八进制数:1507,转换为十进制为:839,具体方法如下:

可以用横式直接计算:7×8+0×8+5×8+1×8=839

16进制就是逢16进1,但只有0~9这十个数字,所以用A,B,C,D,E,F这六个字母来分别表示10,11,12,13,14,15。字母不区分大小写。

十六进制数的第0位的权值为16的0次方,第1位的权值为16的1次方,第2位的权值为16的2次方。

所以,在第N(N从0开始)位上,如果是数β(β大于等于0,并且β小于等于15,即:F)表示的大小为β×16的N次方。

此处可以看出,所有进制换算成10进制,关键在于各自的权值不同。

首先来看一个二进制数:1111,它是多少呢?

你可能还要这样计算:1×2+1×2+1×2+1×2=1×1+1×2+1×4+1×8=15。

然而,由于1111才4位,所以必须直接记住它每一位的权值,并且是从高位往低位记,:8、4、2、1。即,最高位的权值为2=8,然后依次是2=4,2=2,2=1。

记住8421,对于任意一个4位的二进制数,都可以很快算出它对应的10进制值。

二进制数要转换为十六进制,就是以4位一段,分别转换为十六进制。

反过来,当看到FD时,如何迅速将它转换为二进制数呢?

先转换F,看到F,需知道它是15(可能你还不熟悉A~F这五个数),然后15如何用8421凑呢?应该是8+4+2+1,所以四位全为1:1111。

接着转换D,看到D,知道它是13,13如何用8421凑呢?应该是:8+4+1,即:1101。

由于十六进制转换成二进制相当直接,所以,需要将一个十进制数转换成2进制数时,也可以先转换成16进制,然后再转换成2进制。

同样,如果一个二进制数很长,需要将它转换成10进制数时,除了前面学过的方法是,还可以先将这个二进制转换成16进制,然后再转换为10进制。

如果不使用特殊的书写形式,16进制数也会和10进制相混。随便一个数:9876,就看不出它是16进制或10进制。

C,C++规定,16进制数必须以0x开头。比如0x1表示一个16进制数。而1则表示一个十进制。另外如:0xff,0xFF,0X102A,等等。其中的x也不区分大小写。(注意:0x中的0是数字0,而不是字母O)

以下是一些用法示例:

inta=0x100F;

intb=0x70+a;

至此,学完了所有进制:10进制,8进制,16进制数的表达方式。最后一点很重要,C/C++中,10进制数有正负之分,比如12表示正12,而-12表示负12,;但8进制和16进制只能表达无符号的正整数,如果你在代码中写:-078,或写:-0xF2,C,C++并不把它当成一个负数。

转义符也可以接一个16进制数来表示一个字符。如'?'字符,可以有以下表达方式:

'?'//直接输入字符

'77'//用八进制,此时可以省略开头的0

'0x3F'//用十六进制

同样,这一小节只用于了解。除了空字符用八进制数'0'表示以外,很少用后两种方法表示一个字符。

各码转换

结束了各种进制的转换,来谈谈另一个话题:原码、反码、补码。

已经知道计算机中,所有数据最终都是使用二进制数表达。

也已经学会如何将一个10进制数如何转换为二进制数。

不过,仍然没有学习一个负数如何用二进制表达。

在计算机中,负数以其正值的补码形式表达。

什么叫补码呢?这得从原码,反码说起。

原码:一个整数,按照绝对值大小转换成的二进制数,称为原码。

反码:将二进制数按位取反,所得的新二进制数称为原二进制数的反码。

取反操作指:原为1,得0;原为0,得1。(1变0;0变1)

补码:反码加1称为补码。

也就是说,要得到一个数的补码,先得到反码,然后将反码加上1,所得数称为补码。

可见,-1在计算机里用二进制表达就是全1。16进制为:0xFFFFFFFF。

一切都是纸上说的……说-1在计算机里表达为0xFFFFFFFF,能不能亲眼看一看呢?当然可以。利用C++Builder的调试功能,可以看到每个变量的16进制值。

变量

下面来动手完成一个小小的实验,通过调试,观察变量的值。

在代码中声明两个int变量,并分别初始化为5和-5。然后通过CB提供的调试手段,可以查看到程序运行时,这两个变量的十进制值和十六进制值。

首先写一个如下的C语言控制台程序:

设置断点:最常用的调试方法之一,使程序在运行时,暂停在某一代码位置,在Code::Blocks中,设置断点的方法是在某一行代码上按F5或在行首栏内单击鼠标。

在return0;这一行上设置断点。断点所在行将被Code::Blocks以红色显示。接着,运行程序(F9),程序将在断点处停下来。当程序停在断点的时,可以观察当前代码片段内,可见的变量。观察变量的方法很多种,这里学习使用DebugInspector(调试期检视),来全面观察一个变量。

以下是调出观察某一变量的DebugInspector窗口的方法:先确保代码窗口是活动窗口。(用鼠标点一下代码窗口)

按下Ctrl键,然后将鼠标挪到变量aaaa上面,你会发现代码中的aaaa变蓝,并且出现下划线,效果如网页中的超链接,而鼠标也变成了小手状:点击鼠标,将出现变量aaaa的检视窗口。

aaaa:变量名。

int:变量的数据类型。

0012FF88:变量的内存地址,请参看5.2变量与内存地址;地址总是使用十六进制表达。

0x00000005:同样是变量的值,但采用16进制表示。因为是int类型,所以占用4字节。

首先先关闭前面的用于观察变量aaaa的DebugInspector窗口。

然后,用同样的方法来观察变量bbbb,它的值为-5,负数在计算机中使用补码表示。

正如所想,-5的补码为:0xFFFFFFFB。

再按一次F9,程序将从断点继续运行,然后结束。

总结

1、学会了如何将二、八、十六进制数转换为十进制数。

三种转换方法是一样的,都是使用乘法。

2、学会了如何将十进制数转换为二、八、十六进制数。

方法也都一样,采用除法。

3、学会了如何快速的地互换二进制数和十六进制数。

要诀就在于对二进制数按四位一组地转换成十六进制数。

在学习十六进制数后,会在很多地方采用十六进制数来替代二进制数。

4、学习了原码、反码、补码。

把原码的0变1,1变0,就得到反码。要得到补码,则先得反码,然后加1。

以前只知道正整数在计算机里是如何表达,这时还知道负数在计算机里使用其绝对值的补码表达。

比如,-5在计算机中如何表达?回答是:5的补码。

5、最后在上机实验中,这会了如何设置断点,如何调出DebugInspector窗口观察变量。

标准表示

在数制使用时,常将各种数制用简码来表示:如十进制数用D表示或省略;二进制用B来表示;十六进制数用H来表示。

如:十制数123表示为:123D或者123;二进制数1011表示为:1011B;十六进制数3A4表示为:3A4H。

另外在编程中十六进制数也用“0x”作为开头。

意义

用于计算机领域的一种重要的数制。

对计算机理论的描述,计算机硬件电路的设计都是很有益的。比如逻辑电路设计中,既要考虑功能的完备,还要考虑用尽可能少的硬件,十六进制就能起到一些理论分析的作用。比如四位二进制电路,最多就是十六种状态,也就是一种十六进制形式,只有这十六种状态都被用上了或者尽可能多的被用上,硬件资源才发挥了尽可能大的作用。

十六进制更简短,因为换算的时候一位16进制数可以顶4位2进制数。众所周知,将一个整型的十进制负数转换成八进制或十六进制,首先要将其转换成二进制,然后将二进制转换为八进制或十六进制。

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