Как пеpевести пpавильную десятичную дpобь в любую другую позиционную систему счисления?

Для перевода правильной десятичной дpоби F в систему счисления с основанием q необходимо F умножить на q, записанное в той же десятичной системе, затем дробную часть полученного произведения снова умножить на q, и т. д., до тех пор, пока дpобная часть очередного пpоизведения не станет pавной нулю, либо не будет достигнута требуемая точность изображения числа F в q-ичной системе. Представлением дробной части числа F в новой системе счисления будет последовательность целых частей полученных произведений, записанных в порядке их получения и изображенных одной q-ичной цифрой. Если требуемая точность перевода числа F составляет k знаков после запятой, то предельная абсолютная погрешность при этом равняется q -(k+1) / 2.

Пример. Переведем число 0, 36 из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную:

 

Для чисел, имеющих как целую, так и дробную части, перевод из десятичной системы счисления в другую осуществляется отдельно для целой и дробной частей по правилам, указанным выше.

Как перевести число из двоичной (восьмеричной, шестнадцатеричной) системы в десятичную?

Перевод в десятичную систему числа x, записанного в q-ичной cистеме счисления (q = 2, 8 или 16) в видеxq = (anan-1 ... a0 , a-1 a-2... a-m)q сводится к вычислению значения многочлена x10 = an qn + an-1 qn-1 +... + a0 q0 + a-1 q -1 + a-2 q-2 +... + a-m q-m средствами десятичной арифметики.

Примеpы:

Рассмотрим основные арифметические операции: сложение, вычитание, умножение и деление. Правила выполнения этих операций в десятичной системе хорошо известны — это сложение, вычитание, умножение столбиком и деление углом. Эти правила применимы и ко всем другим позиционным системам счисления. Только таблицами сложения и умножения надо пользоваться особыми для каждой системы.

С л о ж е н и е

Таблицы сложения легко составить, используя Правило Счета.

Сложение в двоичной системе

Сложение в восьмеричной системе

Сложение в шестнадцатиричной системе

При сложении цифры суммируются по разрядам, и если при этом возникает избыток, то он переносится влево.

Пример 1. Сложим числа 15 и 6 в различных системах счисления.

Шестнадцатеричная: F16+616

Ответ: 15+6 = 2110 = 101012 = 258 = 1516. Проверка. Преобразуем полученные суммы к десятичному виду: 101012 = 24 + 22 + 20 = 16+4+1=21, 258 = 2.81 + 5.80 = 16 + 5 = 21, 1516 = 1.161 + 5.160 = 16+5 = 21.

Пример 2. Сложим числа 15, 7 и 3.

Шестнадцатеричная: F16+716+316

Ответ: 5+7+3 = 2510 = 110012 = 318 = 1916. Проверка: 110012 = 24 + 23 + 20 = 16+8+1=25, 318 = 3.81 + 1.80 = 24 + 1 = 25, 1916 = 1.161 + 9.160 = 16+9 = 25.

Пример 3. Сложим числа 141, 5 и 59, 75.

Ответ: 141, 5 + 59, 75 = 201, 25₁₀ = 11001001, 01₂ = 311, 2₈ = C9, 4₁₆
Проверка. Преобразуем полученные суммы к десятичному виду:
11001001, 01₂ = 2⁷ + 2⁶ + 2³ + 2⁰ + 2^-2 = 201, 25
311, 2₈ = 3 ^. 8² + 18¹ + 1 ^. 8⁰ + 2 ^. 8^-1 = 201, 25
C9, 4₁₆ = 12 ^. 16¹ + 9 ^. 16⁰ + 4 ^. 16^-1 = 201, 25

В ы ч и т а н и е

 

Пример 4. Вычтем единицу из чисел 10₂, 10₈ и 10₁₆



Пример 5. Вычтем единицу из чисел 100₂, 100₈ и 100₁₆.



Пример 6. Вычтем число 59, 75 из числа 201, 25.

Ответ: 201, 25₁₀ - 59, 75₁₀ = 141, 5₁₀ = 10001101, 1₂ = 215, 4₈ = 8D, 8₁₆.
Проверка. Преобразуем полученные разности к десятичному виду:
10001101, 1₂ = 2⁷ + 2³ + 2² + 2⁰ + 2^-1 = 141, 5;
215, 4₈ = 2 ^. 8² + 1 ^. 8¹ + 5 ^. 8⁰ + 4 ^. 8^-1 = 141, 5;
8D, 8₁₆ = 8 ^. 16¹ + D ^. 16⁰ + 8 ^. 16^-1 = 141, 5.

У м н о ж е н и е

Выполняя умножение многозначных чисел в различных позиционных системах счисления, можно использовать обычный алгоритм перемножения чисел в столбик, но при этом результаты перемножения и сложения однозначных чисел необходимо заимствовать из соответствующих рассматриваемой системе таблиц умножения и сложения.

Умножение в двоичной системе

Умножение в восьмеричной системе

Ввиду чрезвычайной простоты таблицы умножения в двоичной системе, умножение сводится лишь к сдвигам множимого и сложениям.

Пример 7. Перемножим числа 5 и 6.

Ответ: 5 ^. 6 = 30₁₀ = 11110₂ = 36₈.
Проверка. Преобразуем полученные произведения к десятичному виду:
11110₂ = 2⁴ + 2³ + 2² + 2¹ = 30;
36₈ = 38¹ + 68⁰ = 30.

Пример 8. Перемножим числа 115 и 51.

Ответ: 115 ^. 51 = 5865₁₀ = 1011011101001₂ = 13351₈.
Проверка. Преобразуем полученные произведения к десятичному виду:
1011011101001₂ = 2¹² + 2¹⁰ + 2⁹ + 2⁷ + 2⁶ + 2⁵ + 2³ + 2⁰ = 5865;
13351₈ = 1 ^. 8⁴ + 3 ^. 8³ + 3 ^. 8² + 5 ^. 8¹ + 1 ^. 8⁰ = 5865.

Д е л е н и е

 

Деление в любой позиционной системе счисления производится по тем же правилам, как и деление углом в десятичной системе. В двоичной системе деление выполняется особенно просто, ведь очередная цифра частного может быть только нулем или единицей.

Пример 9. Разделим число 30 на число 6.

Ответ: 30: 6 = 5₁₀ = 101₂ = 5₈.

Пример 10. Разделим число 5865 на число 115.

Восьмеричная: 13351₈: 163₈

Ответ: 5865: 115 = 51₁₀ = 110011₂ = 63₈.
Проверка. Преобразуем полученные частные к десятичному виду:
110011₂ = 2⁵ + 2⁴ + 2¹ + 2⁰ = 51; 63₈ = 6 ^. 8¹ + 3 ^. 8⁰ = 51.

Пример 11. Разделим число 35 на число 14.

Восьмеричная: 43₈: 16₈

Ответ: 35: 14 = 2, 5₁₀ = 10, 1₂ = 2, 4₈.
Проверка. Преобразуем полученные частные к десятичному виду:
10, 1₂ = 2¹ + 2 ^-1 = 2, 5;
2, 4₈ = 2 ^. 8⁰ + 4 ^. 8^-1 = 2, 5.

Подходы к определению количества информации. Формулы Хартли и Шеннона. Американский инженер Р. Хартли в 1928 г. процесс получения информации рассматривал как выбор одного сообщения из конечного наперёд заданного множества из N равновероятных сообщений, а количество информации I, содержащееся в выбранном сообщении, определял как двоичный логарифм N. Формула Хартли: I = log2N Допустим, нужно угадать одно число из набора чисел от единицы до ста. По формуле Хартли можно вычислить, какое количество информации для этого требуется: I = log2100 > 6, 644. Таким образом, сообщение о верно угаданном числе содержит количество информации, приблизительно равное 6, 644 единицы информации. Приведем другие примеры равновероятных сообщений: при бросании монеты: " выпала решка" , " выпал орел" ; на странице книги: " количество букв чётное" , " количество букв нечётное" . Определим теперь, являются ли равновероятными сообщения " первой выйдет из дверей здания женщина" и " первым выйдет из дверей здания мужчина" . Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Все зависит от того, о каком именно здании идет речь. Если это, например, станция метро, то вероятность выйти из дверей первым одинакова для мужчины и женщины, а если это военная казарма, то для мужчины эта вероятность значительно выше, чем для женщины. Для задач такого рода американский учёный Клод Шеннон предложил в 1948 г. другую формулу определения количества информации, учитывающую возможную неодинаковую вероятность сообщений в наборе. Формула Шеннона: I = — ( p1log2 p1 + p2 log2 p2 +... + pN log2 pN), где pi — вероятность того, что именно i-е сообщение выделено в наборе из N сообщений. Легко заметить, что если вероятности p1, ..., pN равны, то каждая из них равна 1 / N, и формула Шеннона превращается в формулу Хартли. Помимо двух рассмотренных подходов к определению количества информации, существуют и другие. Важно помнить, что любые теоретические результаты применимы лишь к определённому кругу случаев, очерченному первоначальными допущениями.

 

 

Задания для самоконтроля

1. Используя Правило Счета, запишите первые 20 целых чисел в десятичной, двоичной, троичной, пятеричной и восьмеричной системах счисления.

 

2. Какие целые числа следуют за числами:

а) 12;	е) 18;	п) F16;
б) 1012;	ж) 78;	м) 1F16;
в) 1112;	з) 378;	н) FF16;
г) 11112;	и) 1778;	о) 9AF916;
д) 1010112;	к) 77778;	п) CDEF16?

3 Какие целые числа предшествуют числам:

а) 102;	е) 108;	л) 1016;
б) 10102;	ж) 208;	м)2016;
в) 10002;	з) 1008;	н) 10016;
г) 100002;	и) 1108;	о) A1016;
д) 101002;	к) 10008;	п) 100016?

4. Какой цифрой заканчивается четное двоичное число? Какой цифрой заканчивается нечетное двоичное число? Какими цифрами может заканчиваться четное троичное число?

 

5 Какое наибольшее десятичное число можно записать тремя цифрами:

• а) в двоичной системе;
• б) в восьмеричной системе;
• в) в шестнадцатеричной системе?

6. В какой системе счисления 21 + 24 = 100?
Решение. Пусть x — искомое основание системы счисления. Тогда 100_x = 1 · x² + 0 · x¹ + 0 · x⁰, 21_x = 2 · x¹ + 1 · x⁰, 24_x = 2 · x¹ + 4 · x⁰. Таким образом, x² = 2x + 2x + 5 или x² - 4x - 5 = 0. Положительным корнем этого квадратного уравнения является x = 5.
Ответ. Числа записаны в пятеричной системе счисления.

7. В какой системе счисления справедливо следующее:

• а) 20 + 25 = 100;
• б) 22 + 44 = 110?

8. Десятичное число 59 эквивалентно числу 214 в некоторой другой системе счисления. Найдите основание этой системы.

9 Переведите числа в десятичную систему, а затем проверьте результаты, выполнив обратные переводы:

а) 10110112;	е) 5178;	л) 1F16;
б) 101101112;	ж) 10108;	м) ABC16;
в) 0111000012;	з) 12348;	н) 101016;
г) 0, 10001102;	и) 0, 348;	о) 0, А416;
д) 110100, 112;	к) 123, 418;	п) 1DE, C816.

10. Переведите числа из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную, а затем проверьте результаты, выполнив обратные переводы:

а) 125₁₀; б) 229₁₀; в) 88₁₀; г) 37, 25₁₀; д) 206, 125₁₀.

11. Переведите числа из двоичной системы в восьмеричную и шестнадцатеричную, а затем проверьте результаты, выполнив обратные переводы:

а) 1001111110111, 01112;	г) 1011110011100, 112;
б) 1110101011, 10111012;	д) 10111, 11111011112;
в) 10111001, 1011001112;	е) 1100010101, 110012.

12. Переведите в двоичную и восьмеричную системы шестнадцатеричные числа:

а) 2СE₁₆; б) 9F40₁₆; в) ABCDE₁₆; г) 1010, 101₁₆; д) 1ABC, 9D₁₆.
13. Выпишите целые числа:

• а) от 101101₂ до 110000₂ в двоичной системе;
• б) от 202₃ до 1000₃ в троичной системе;
• в) от 14₈ до 20₈ в восьмеричной системе;
• г) от 28₁₆ до 30₁₆ в шестнадцатеричной системе.

14. Для десятичных чисел 47 и 79 выполните цепочку переводов из одной системы счисления в другую:

15. Составьте таблицы сложения однозначных чисел в троичной и пятеричной системах счисления.

16. Составьте таблицы умножения однозначных чисел в троичной и пятеричной системах счисления.

17. Сложите числа, а затем проверьте результаты, выполнив соответствующие десятичные сложения:

а) 10111012 и 11101112;	д) 378 и 758;	и) A16 и F16;
б) 1011, 1012 и 101, 0112;	е) 1658 и 378;	к) 1916 и C16;
в) 10112, 112 и 111, 12;	ж) 7, 58 и 14, 68;	л) A, B16 и E, F16;
г) 10112, 11, 12 и 1112;	з) 68, 178 и 78;	м) E16, 916 и F16.

18. В каких системах счисления выполнены следующие сложения? Найдите основания каждой системы:

19. Найдите те подстановки десятичных цифр вместо букв, которые делают правильными выписанные результаты (разные цифры замещаются разными буквами):

20. Вычтите:

а) 1112 из 101002;	д) 158 из 208;	и) 1А16 из 3116;
б) 10, 112 из 100, 12;	е) 478 из 1028;	к) F9E16 из 2А3016;
в) 111, 12 из 100102;	ж) 56, 78 из 1018;	л) D, 116 из B, 9216;
г) 100012 из 1110, 112;	з) 16, 548 из 30, 018;	м) ABC16 из 567816.

21. Перемножьте числа, а затем проверьте результаты, выполнив соответствующие десятичные умножения:

а) 1011012 и 1012;	д) 378 и 48;
б) 1111012 и 11, 012;	е) 168 и 78;
в) 1011, 112 и 101, 12;	ж) 7, 58 и 1, 68;
г) 1012 и 1111, 0012;	з) 6, 258 и 7, 128.

22. Расположите следующие числа в порядке возрастания:

• а) 74₈, 110010₂, 70₁₀, 38₁₆;
• б) 6E₁₆, 142₈, 1101001₂, 100₁₀;
• в) 777₈, 101111111₂, 2FF₁₆, 500₁₀;
• г) 100₁₀, 1100000₂, 60₁₆, 141₈.

Вопросы для самоконтроля

1. Что означает термин " информатика" и каково его происхождение?

2. Какие области знаний и административно-хозяйственной деятельности официально закреплены за понятием " информатика" с 1978 года?

3. Какие сферы человеческой деятельности и в какой степени затрагивает информатика?

4. Назовите основные составные части информатики и основные направления её применения.

5. Что подразумевается под понятием " информация" в бытовом, естественно-научном и техническом смыслах?

6. Приведите примеры знания фактов и знания правил. Назовите новые факты и новые правила, которые Вы узнали за сегодняшний день.

7. От кого (или чего) человек принимает информацию? Кому передает информацию?

8. Где и как человек хранит информацию?

9. Что необходимо добавить в систему " источник информации — приёмник информации", чтобы осуществлять передачу сообщений?

10. Какие типы действий выполняет человек с информацией?

11. Приведите примеры ситуаций, в которых информация

а) создаётся;	д) копируется;	и) передаётся;
б) обрабатывается;	е) воспринимается;	к) разрушается;
в) запоминается;	ж) измеряется;	л) ищется;
г) делится на части;	з) принимается;	м) упрощается.

12. Приведите примеры обработки информации человеком. Что является результатами этой обработки?

13. Приведите примеры информации:

• а) достоверной и недостоверной;
• б) полной и неполной;
• в) ценной и малоценной;
• г) своевременной и несвоевременной;
• д) понятной и непонятной;
• е) доступной и недоступной для усвоения;
• ж) краткой и пространной.

14. Назовите системы сбора и обработки информации в теле человека.

15. Приведите примеры технических устройств и систем, предназначенных для сбора и обработки информации.

16. От чего зависит информативность сообщения, принимаемого человеком?

17. Почему количество информации в сообщении удобнее оценивать не по степени увеличения знания об объекте, а по степени уменьшения неопределённости наших знаний о нём?

18. Как определяется единица измерения количества информации?

19. В каких случаях и по какой формуле можно вычислить количество информации, содержащейся в сообщении?

20. Почему в формуле Хартли за основание логарифма взято число 2?

21. При каком условии формула Шеннона переходит в формулу Хартли?

22. Что определяет термин " бит" в теории информации и в вычислительной технике?

23. Приведите примеры сообщений, информативность которых можно однозначно определить.

24. Приведите примеры сообщений, содержащих один (два, три) бит информации.

Упражнения

1. Запишите множество вариантов загорания двух светофоров, расположенных на соседних перекрёстках.

2. Три человека, Иванов, Петров и Сидоров, образуют очередь. Запишите все возможные варианты образования этой очереди.

3. Назовите все возможные комбинации из двух различных нот (всего нот семь: до, ре, ми, фа, соль, ля, си).

4. Пусть голосуют 3 человека (голосование " да" /" нет" ). Запишите все возможные исходы голосования.

5. Предположим, что имеются 3 автомобильные дороги, идущие от Парижа до Тулузы, и 4 — от Тулузы до Мадрида. Сколькими способами можно выбрать дорогу от Парижа в Мадрид через Тулузу? Попытайтесь найти систематический метод для последовательного нахождения решения так, чтобы можно было составить список способов, не пропустив ни одного из них.

6. Поезд находится на одном из восьми путей. Сколько бит информации содержит сообщение о том, где находится поезд?

7. Сколько существует различных двоичных последовательностей из одного, двух, трех, четырёх, восьми символов?

8. Каков информационный объём сообщения " Я помню чудное мгновенье" при условии, что один символ кодируется одним байтом и соседние слова разделены одним пробелом?

9. Определите приблизительно информационный объём:

• а) этой страницы книги;
• б) всей книги;
• в) поздравительной открытки.

10. Сколько бит необходимо, чтобы закодировать оценки: " неудовлетворительно", " удовлетворительно", " хорошо" и " отлично"?

11. Сколько различных символов, закодированных байтами, содержится в сообщении: 1101001100011100110100110001110001010111?

12. Сколько байт памяти необходимо, чтобы закодировать изображение на экране компьютерного монитора, который может отображать 1280 точек по горизонтали и 1024 точек по вертикали при 256 цветах?

13. Решите уравнение: 8^x (бит) = 32 (Кбайт).

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: