Celočíselné výrazy se znaménkem vs. bez znaménka: Rozdíl a srovnání

Key Takeaways

1. V počítačovém inženýrství jsou celá čísla se znaménkem základním datovým typem používaným k reprezentaci kladných i záporných celých čísel.
2. Celá čísla bez znaménka se používají pouze k reprezentaci nezáporných celých čísel.
3. Celá čísla se znaménkem jsou reprezentována dvojkovým doplňkem, což umožňuje efektivní operace sčítání a odčítání. Naproti tomu celá čísla bez znaménka používají přímou binární reprezentaci se všemi bity použitými k popisu velikosti.

Co je výraz celého čísla se znaménkem?

V počítačovém inženýrství jsou celá čísla se znaménkem základní datové typy používané k reprezentaci kladných i záporných celých čísel. Tato čísla jsou uložena v binárním formátu, přičemž jeden bit se používá k popisu znaménka a zbývající bity představují velikost čísla.

 Celá čísla se znaménkem mají mnoho aplikací, od počítání a aritmetických operací po reprezentaci teploty, peněz a další. Pochopení toho, jak fungují celočíselné výrazy se znaménkem a jejich význam, je pro každého programátora zásadní.

Nejběžnější reprezentace celých čísel se znaménkem je pomocí zápisu dvojkového doplňku. V tomto systému nejvýznamnější bit označuje znaménko s číslem, přičemž 0 představuje kladné číslo a 1 představuje záporné číslo. Zbývající bity představují absolutní hodnotu celého čísla. To umožňuje efektivní operace sčítání a odčítání, protože stejná pravidla lze aplikovat na kladná i záporná čísla.

Co je výraz celého čísla bez znaménka?

Celá čísla bez znaménka se používají pouze k reprezentaci nezáporných celých čísel. Nemají znaménkový bit, takže všechny bity představují velikost čísla. Díky tomu se dobře hodí pro situace, kde nelze použít záporné hodnoty, jako je počítání položek, indexování polí nebo ukládání velikostí dat.

Protože v celém čísle bez znaménka není žádný bit se znaménkem, může představovat široký rozsah kladných hodnot ve srovnání s celými čísly se znaménkem stejné velikosti. Například 8bitové celé číslo bez znaménka může představovat hodnoty od 0 do 255, čímž se účinně zdvojnásobuje rozsah kladných hodnot ve srovnání s jeho protějšky se znaménkem.

Celá čísla bez znaménka se používají v nízkoúrovňovém programování při práci s hardwarovými registry, adresami paměti a bitovými operacemi. Používají se také v různých algoritmech a datových strukturách, kde je zaručena nezápornost hodnoty.

Rozdíl mezi výrazem celého čísla se znaménkem a bez znaménka

1. V celých číslech se znaménkem bit se znaménkem udává, zda je číslo kladné nebo záporné, zatímco celé číslo bez znaménka nemá žádný bit znaménka a používá se pouze pro nezáporné hodnoty.
2. Celá čísla se znaménkem mohou představovat kladné a záporné hodnoty, zatímco celá čísla bez znaménka mohou představovat širší rozsah kladných hodnot, protože nepřidělují bity pro reprezentaci znaménka.
3. Celá čísla se znaménkem se běžně používají pro úlohy zahrnující kladné a záporné hodnoty, jako je měření teploty, finanční výpočty a reprezentace dat. Naproti tomu celá čísla bez znaménka se používají pouze v případě, že jsou relevantní nezáporné hodnoty, jako je počítání, indexování nebo ukládání adres paměti.
4. V některých programovacích jazycích mohou být celá čísla se znaménkem inicializována s výchozí hodnotou 0, zatímco celá čísla bez znaménka jsou inicializována na své maximální reprezentovatelné hodnoty.
5. Celá čísla se znaménkem jsou reprezentována dvojkovým doplňkem, což umožňuje efektivní operace sčítání a odčítání. Naproti tomu celá čísla bez znaménka používají přímou binární reprezentaci se všemi bity použitými k popisu velikosti.

Porovnání mezi výrazem celého čísla se znaménkem a bez znaménka

parametry	Celé číslo se znaménkem	Celé číslo bez znaménka
Zastoupení znamení	K označení se používá znaménkový bit	Není po kousku ani stopy
Rozsah hodnot	Jak pozitivní, tak negativní	Větší rozsah kladných hodnot
Případy užití	Jako je měření teploty, finanční kalkulace	Například počítání, indexování nebo ukládání adres paměti
Výchozí inicializace	Inicializováno s výchozí hodnotou 0	Inicializováno na jejich maximální reprezentativní hodnotu
Dvojka komplement VS Straight Binary	Představuje zápis dvojkového doplňku	Použijte přímou binární reprezentaci

Reference

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/4608183/
2. http://isocpp.open-std.org/JTC1/SC22/wg14/www/docs/n2629.pdf

Poslední aktualizace: 22. ledna 2024