Podepsané vs nepodepsané: Rozdíl a srovnání

V programování se termíny „se znaménkem“ a „bez znaménka“ vztahují k interpretaci celočíselných datových typů. Celá čísla se znaménkem mohou představovat kladná i záporná čísla tím, že jeden bit vyhradí znaménko a zbývající bity velikost. Na druhou stranu, celá čísla bez znaménka reprezentují výhradně nezáporná čísla s využitím všech bitů pro velikost.

Key Takeaways

1. Podepsaná data jsou ověřena digitálním podpisem, který zaručuje pravost a integritu dat.
2. Nepodepsaná data nemají digitální podpis a nejsou ověřena, což je činí náchylnými k manipulaci nebo úpravám.
3. Podepsaná data se běžně používají v zabezpečené komunikaci, zatímco nepodepsaná data se používají v nekritických aplikacích.

Podepsané vs nepodepsané

Podepsané a nepodepsané se týkají toho, jak jsou čísla reprezentována v počítačovém programování. Čísla bez znaménka jsou vždy kladná, mohou vyjadřovat větší kladné hodnoty. Čísla se znaménkem mohou být kladná nebo záporná, mají stejné rozložení kladných a záporných hodnot.

V počítačovém programování se tyto „podepsané“ a „nepodepsané“ kategorie týkají proměnných, které mohou obsahovat určité typy celých čísel. V kontextu kódování může první kategorie obsahovat oba typy celých čísel. Naproti tomu druhá kategorie může zahrnovat pouze číslo nula a celý seznam kladných celých čísel.

Srovnávací tabulka

vlastnost	Podepsaný	Nepodepsáno
Rozsah hodnot	Může reprezentovat kladné, záporné a nulové hodnoty.	Může pouze reprezentovat nezáporné (nulové a kladné) hodnoty.
Znázornění čísel	Používá a podepsat bit (nejvýznamnější bit) k označení znaménka (0 pro kladné, 1 pro záporné).	Má ne použijte znaménkový bit, přičemž všechny bity věnujte velikosti hodnoty.
Využití paměti	Pro stejný počet bitů může představovat typ se znaménkem poloviční rozsah nepodepsaného typu.	Kvůli žádnému znaménkovému bitu může typ bez znaménka představovat a širší rozsah hodnot.
Běžné případy použití	Představující veličiny, které mohou být kladné, záporné nebo nulové (např. teplota, souřadnice, finanční transakce).	Reprezentující veličiny, které jsou ze své podstaty nezáporné (např. adresy paměti, velikosti souborů, čítače).
Porovnání	Buďte opatrní při přímém porovnávání hodnot se znaménkem a bez znaménka v některých programovacích jazycích.	Lze je přímo porovnávat, protože zaujímají stejný rozsah hodnot.

Co je podepsáno?

Signed je atribut datového typu používaný v programovacích jazycích k reprezentaci celých čísel, používaný k ukládání celých čísel. Atribut „signed“ znamená, že proměnná může obsahovat kladné i záporné hodnoty. Když je proměnná deklarována jako se znaménkem, znamená to, že může představovat kladné, záporné a nulové hodnoty. Celá čísla se znaménkem jsou zásadní pro aritmetické operace zahrnující kladná i záporná čísla.

Reprezentace

In signed integers, the leftmost bit (the most significant bit) is used to denote the sign of the number. If this bit is set to 0, the number is positive or zero, and if it’s set to 1, the number is negative. The remaining bits represent the magnitude of the number, using the standard binary representation.

Rozsah

Zahrnutí záporných čísel do celých čísel se znaménkem ovlivňuje jejich rozsah ve srovnání s celými čísly bez znaménka. Například v typickém 8bitovém celém čísle se znaménkem je rozsah od -128 do 127. Maximální kladná hodnota je omezena o jednu menší, než je maximální velikost, která může být reprezentována v daném počtu bitů.

Používání

Celá čísla se znaménkem se běžně používají, když je vyžadován rozsah kladných i záporných hodnot. Jsou klíčové ve scénářích, jako jsou finanční výpočty, kde hodnoty mohou být kladné (příjmy) nebo záporné (náklady). Kromě toho se celá čísla se znaménkem používají v algoritmech zahrnujících aritmetické operace, kde může být výsledek záporný.

Příklad

Máme-li například 8bitové celé číslo se znaménkem, jeho rozsah by byl od -128 do 127. Pokud vezmeme v úvahu binární reprezentaci 01111111 (127 v desítkové soustavě), představuje kladnou hodnotu. Naopak binární reprezentace 10000000 (-128 v desítkové soustavě) představuje zápornou hodnotu, protože bit zcela vlevo je nastaven na 1.

Co je Unsigned? 

Unsigned je atribut datového typu běžně používaný v programovacích jazycích k reprezentaci celých čísel. Na rozdíl od celých čísel se znaménkem, která mohou představovat kladné, záporné a nulové hodnoty, představují celá čísla bez znaménka výhradně nezáporné hodnoty. Když je proměnná deklarována jako bez znaménka, znamená to, že může obsahovat pouze kladné nebo nulové hodnoty, čímž se účinně zdvojnásobuje rozsah kladných hodnot ve srovnání s celými čísly se znaménkem.

Reprezentace

V celých číslech bez znaménka se k reprezentaci velikosti čísla používají všechny bity, žádný bit není vyhrazen pro označení znaménka. To znamená, že bit nejvíce vlevo (nejvýznamnější bit) v binární reprezentaci je součástí velikosti, což umožňuje větší rozsah kladných hodnot.

Rozsah

Absence záporných čísel v celých číslech bez znaménka rozšiřuje jejich rozsah ve srovnání s celými čísly se znaménkem. Například v 8bitovém celém čísle bez znaménka je rozsah od 0 do 255. Maximální hodnota je určena maximální velikostí, která může být reprezentována v daném počtu bitů.

Používání

Při práci výhradně s nezápornými hodnotami jsou preferována celá čísla bez znaménka. Běžně se používají ve scénářích, kde jsou relevantní pouze kladné hodnoty, jako je reprezentace množství, indexů polí nebo adres paměti. Navíc se celá čísla bez znaménka používají v bitových operacích a situacích, kdy by aritmetické operace neměly dávat negativní výsledky.

Příklad

Například v 8bitovém celém čísle bez znaménka představuje binární reprezentace 11111111 (255 v desítkové soustavě) maximální kladnou hodnotu. Na rozdíl od celých čísel se znaménkem není potřeba alokovat bit k označení znaménka, což umožňuje, aby k velikosti přispěl celý rozsah bitů.

Hlavní rozdíly mezi podepsaným a nepodepsaným

• Reprezentace:
  • Celá čísla se znaménkem používají jeden bit k vyjádření znaménka (kladného nebo záporného) a zbývající bity k vyjádření velikosti.
  • Celá čísla bez znaménka používají všechny bity pro reprezentaci velikosti, žádný bit vyhrazený pro označení znaménka.
• Rozsah:
  • Celá čísla se znaménkem mohou představovat kladné i záporné hodnoty, ale rozsah je omezen o jedno méně, než je maximální hodnota, kterou lze reprezentovat.
  • Celá čísla bez znaménka představují výhradně nezáporné hodnoty, což umožňuje větší rozsah kladných hodnot ve srovnání s celými čísly se znaménkem.
• Používání:
  • Celá čísla se znaménkem se běžně používají, když je třeba vyjádřit záporné hodnoty, například v aritmetických operacích zahrnujících kladná i záporná čísla.
  • Celá čísla bez znaménka jsou upřednostňována, pokud se jedná výhradně o nezáporné hodnoty, jako jsou reprezentující veličiny, indexy pole nebo adresy paměti. Používají se také v bitových operacích a scénářích, kde by aritmetické operace neměly mít negativní výsledky.

Reference

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6606625/
2. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-28628-8_8
3. https://www.cs.umn.edu/sites/cs.umn.edu/files/tech_reports/14-006.pdf

Poslední aktualizace: 03. března 2024