为什么一个字节的补码表示范围是-128~127

转载自https://blog.csdn.net/ai_yue/article/details/82777806

我们要先区分一下原码、反码和补码的表示规则:

0的表示:

               原码:有正零和负零之分,[+0]补=0000 0000,[-0]补=1000 0000;

               反码:同样有两种表示方法,[+0]反=0000 0000 ,[-0]反=1111 1111;

               补码:零只有一种表示方法,不分正负,[0]补=0000 0000;

8为二进制表示的范围为:

       一个字节8位,如果采用原码表示正整数(含0),可以表达0-255,即 2^8=256,一共256种状态,从全0到全1的各种排列组合。如果要表示负数,则符号位需要占用一位(最高位,1代表负数,0代表正数),因此其绝对值最大范围为0-127,即2^7=128,一共正负各128种状态,如果不采用特殊处理,这时候0占用2个编码(10000000和00000000),数据表示范围为-127到-0及+0到127,这样总体上一个字节只有255种状态,因为其中0具有正0和负0之分,这不符合数学意义也浪费一个编码。

      除了以上的弊端,还有个原因是,早期硬件很昂贵,一位或者一个编码的浪费都是不可饶恕的,因此人们想到了另一种编码把负0利用起来,即当遇到负数时,采用补码来表示就可以解决这个问题,而遇到正数或0时还是保留原码表示。因此这个负0通过补码算法处理后自然而然地被利用起来,用来表示-128.         

补码的算法为:绝对值的原码各位取反后加1.        

例1:负1的补码:             绝对值的8位原码为00000001         取反:11111110         加1 :11111111         此时最高位被处理为1,满足高位为1代表负数的定义。        

例2:负128的补码:         绝对值的8位原码为10000000         取反:01111111         加1 :10000000          此时同样的最高位被置为1,同样满足高位为1代表负数的定义,同时原先表示负0的编码被利用起来表示-128。 因此一个字节的有符号整数范围为-128到127。

综上为:

              原码+反码:8位原码和反码能够表示数的范围是-127~127;

              补码:8位补码能够表示数的范围是 -128~127。

            (在补码中用(-128)代替了(-0),所以补码的表示范围为:(-128~0~127)共256个)

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