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@ -36,3 +36,35 @@ comments: true
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**Q**:在构建栈(队列)的时候,未指定它的大小,为什么它们是“静态数据结构”呢?
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在高级编程语言中,我们无须人工指定栈(队列)的初始容量,这个工作由类内部自动完成。例如,Java 的 `ArrayList` 的初始容量通常为 10。另外,扩容操作也是自动实现的。详见后续的“列表”章节。
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**Q**:原码转补码的方法是“先取反后加 1”,那么补码转原码应该是逆运算“先减 1 后取反”,而补码转原码也一样可以通过“先取反后加 1”得到,这是为什么呢?
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**A**:这是因为原码和补码的相互转换实际上是计算“补数”的过程。我们先给出补数的定义:假设 $a + b = c$ ,那么我们称 $a$ 是 $b$ 到 $c$ 的补数,反之也称 $b$ 是 $a$ 到 $c$ 的补数。
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给定一个 $n = 4$ 位长度的二进制数 $0010$ ,如果将这个数字看作原码(不考虑符号位),那么它的补码需通过“先取反后加 1”得到:
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$$
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0010 \rightarrow 1101 \rightarrow 1110
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$$
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我们会发现,原码和补码的和是 $0010 + 1110 = 10000$ ,也就是说,补码 $1110$ 是原码 $0010$ 到 $10000$ 的“补数”。**这意味着上述“先取反后加 1”实际上是计算到 $10000$ 的补数的过程**。
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那么,补码 $1110$ 到 $10000$ 的“补数”是多少呢?我们依然可以用“先取反后加 1”得到它:
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$$
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1110 \rightarrow 0001 \rightarrow 0010
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$$
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换句话说,原码和补码互为对方到 $10000$ 的“补数”,因此“原码转补码”和“补码转原码”可以用相同的操作(先取反后加 1 )实现。
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当然,我们也可以用逆运算来求补码 $1110$ 的原码,即“先减 1 后取反”:
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$$
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1110 \rightarrow 1101 \rightarrow 0010
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$$
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总结来看,“先取反后加 1”和“先减 1 后取反”这两种运算都是在计算到 $10000$ 的补数,它们是等价的。
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本质上看,“取反”操作实际上是求到 $1111$ 的补数(因为恒有 `原码 + 反码 = 1111`);而在反码基础上再加 1 得到的补码,就是到 $10000$ 的补数。
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上述 $n = 4$ 为例,其可推广至任意位数的二进制数。
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