情報の基礎理論

コンピュータを学習するうえで必要となる基礎事項・知識について解説します。

数値変換とデータ表現

r進法

10進法に代表されるr進法。
2進法とか3進法などなど。この2とか3とかを基数といいます。
たとえば、16進法であらわされた2A.4(16)は

2*16^1 + 10*16^0 + 4*16^-1 = 32+10+0.25= 42.25

となります。

正の整数の表現

2進数nけたで表現できる数

2進数は各桁を0か1で表現します。2進数で表現できる数は0〜2^n-1です。

負数の表現

2の補数

一般的に負の数を表現する場合、補数というものが用いられます。

負数を表現する方法

負数を表現する方法は3つあります。

  1. 2の補数
  2. 符号と絶対値→0と-0がある。
  3. 1の補数→0と-0がある。 正負の別を表現するために先頭の1ビットを使用します。 この中で2の補数がもっとも一般的です。

小数点数の表現

小数の表現

一般的に小数だけで構成された数値を表現する場合は、最上位ビットの右側を小数点位置とします。これを固定小数点表現といいます。

01010000 = 0.625
 |_小数点位置

11010000 = 0.625 - 1 = -0.375
 |_小数点位置

小数点数の表現

上記の固定小数点表現では整数部分を表現できません。そのため小数点を右に移動させ整数部分を拡張します。

01011010 = 5.625
    |_小数点位置

11011010 = -2.375
    |_小数点位置

浮動小数点数表現

実数の表現

7.25を有効桁数を表す仮数部と桁数を表す指数部に分けられる。

7.25 = 10 ^ 1  *  0.725
       底  指数部  仮数部 → 1以下で表現

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