本节内容:通过分析十进制、八进制的算术运算的过程,证明任何进制的算术运算过程都是一样的,即查数和查表,二进制算术运算亦是如此。
■十进制算术运算:分析十进制加减乘除算术运算的过程——背口诀表。
■八进制算术运算:验证八进制算术运算过程,数数和查表。
2.2.1 十进制算术运算我们首先回顾一下十进制是如何计算的。
■2 3 = ? 2*3 = ? 4 5 = ? 4*5 = ?
上面的4个表达式对于我们来说非常简单,可以不加任何思考,答案脱口而出。我们再来看稍微复杂一些的十进制算术运算。
■277 333 = ? 276*54 = ? 237-54 = ? 234/4 = ?
这4个表达式似乎有些难度了,我们需要借助纸和笔进行演算(印证了我们的大脑似乎并没有足够的聪明,希望能够记住这个教训,学习编程需要尽可能的多使用笔和纸)。演算的过程如图2-2和图2-3所示:
图2-2 十进制加减法算术运算
图2-3 十进制乘除法算术运算
我们在演算时,不由自主的会说出加法和乘法口诀,就是小学时背诵的十进制加法口诀表和乘法口诀表。接下来分析八进制的算术运算。
2.2.2 八进制算术运算■八进制由0~7,8个符号构成,先分析8进制的简单算术运算(以下计数均为八进制数):
2 3 = ? 2*3 = ? 4 5 = ? 4*5 = ?
●方法一:先将八进制数转换为十进制数,进行十进制算术运算,再将十进制结果转换回八进制数。
2,3,4,5四个符号在八进制和十进制中等同。可以直接作为十进制数计算。
十进制计算:2 3 = 5 2*3 = 6 4 5 = 9 4*5 = 20。
计数符号5,6在八进制和十进制中等同,所以八进制中2 3=5,2*3=6;
计数符号9和20在八进制和十进制中不同,分别将十进制数9和20转换为十进制数:
9/8,商为1,余数为1,转换后的八进制数为11;
20/8,商为2,余数为4,转换后的八进制数为24;
所以八进制中4 5 = 11 4*5 = 24;
这种计算方法非常繁琐。是否还记得上一章中强调的“所有进制的算术逻辑运算在本质上都是相同的——查数查表。”这一句话。不同进制通用的算术逻辑运算的方法就是数数。
●方法二:数数
十进制加法的算术运算就是数数。比如十进制1 1=2的意思就是从符号1往后数一个数,就是2。1 2=3的意思就是从符号1往后数两个数,就是3。同理,任意进制的加法运算都是数数。
八进制数:0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 24 25 26 27…
2 3 = ? 从2开始往后数3个数,结果是5;
2*3 = ? 等同于2 2 2,从2开始再往后数2次2个数,结果是6;
4 5 = ? 从4开始往后数5个数,结果是11;
4*5 = ? 等同于4 4 4 4 4,从4开始再往后数4次4个数,结果是24;
使用数数的方法比方法一要简便了很多。但是,如果每次计算的时候都要数数,还是比较麻烦的。接下来我们考虑更为简单的方法三。
●方法三:查表
查表的方法非常简单,我们可以模仿十进制的计算方法,通过数数的方法分别建立八进制的加法表和乘法表。
八进制数:0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 24 25 26 27…
表2-1 八进制加法表
乘法运算可以转换为加法运算。例如:乘法=>加法2*3=2 2 2=6,即2往后数两个数之后,再继续往后数两个数,结果为6。
减法是加法的逆运算,除法是乘法的逆运算。只要搞定加法运算,减法、乘法和除法运算都可以实现了。有了加法表,就可以很容易的创建乘法表了。
八进制数:0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 24 25 26 27...
表2-2八进制乘法表
通过查表的方法,很容易得到答案。
八进制:2 3 = 5 2*3 = 6 4 5 = 11 4*5 = 24
接下来我们再进行稍微复杂一些的八进制算术运算。
■277 333 = ? 276*54 = ? 237-54 = ? 234/4 = ?
通过查表的方法,很容易计算出结果。如图2-4、图2-5所示:
图2-4 八进制加减法算术运算
图2-5八进制乘除法算术运算
下面我们来检验一下我们是否真的理解了进制运算。
思考
111-111=?
00 000=?
000-00=?
000-000=?
请读者根据自己的理解计算上述算术表达式的值。
中国古代很早的时候就已经使用十六进制了。比如秦汉时期的半斤八两。算盘刚发明的时候采用的就是十六进制,上面2个珠子,下面5个珠子,可以表示最小值0,最大值15。而今天我们使用的算盘和古代形式上并没有任何区别,只是将十六进制改为十进制,计算结果没有任何影响。这也证明了不同进制的算术运算结果相同。
总结
通过上面的示例,我们可以得出结论:
不同进制的算术运算方法都是相同的,不同的仅仅是计数符号和计数方法而已。不论采用哪种进制的计数方法和计数符号,通过查数或查表的方法都可以得出正确的答案。即二进制、八进制、十进制等任意进制的算术运算本质上都是相同的。逻辑运算亦是如此,在第三章逻辑运算中我们将做具体证明。
练习
1、编制7进制加法表,乘法表,并计算下面的结果:
23456 54356=? 5621-654=? 234*65=?
2、编制16进制加法表,乘法表,并计算下面的结果:
2D4E6 CF3A6=? 5FD1-E5A=? 2CA*A5=?
3、9进制定义:由9个符号组成,分别是:2、9、1、7、6、5、4、8、3,逢9进1。计算:123 234 = ?
4、10进制定义:由10个符号组成,分别是:!、@、$、%、^、&、*、A、B、C,逢10进1 计算:@SSB ?& = ?
本文摘自编程达人系列教材《X86汇编语言基础教程》。