什麼是二進位減法計算機?
這個工具能將一個二進位(base-2)數減去另一個二進位數,並同時以二進位與十進位顯示答案。二進位只使用 0 和 1 兩個數字,每一個位置都代表 2 的次方。用手算二進位減法時必須在各個位數之間「借位」,過程繁瑣又容易出錯——這個計算機可以瞬間完成運算,並透過十進位算術驗證結果是否正確。
使用方法
輸入第一個二進位數(被減數)與第二個二進位數(減數),只能使用 0 與 1。按下計算後,即可看到二進位的差,以及每個輸入值與結果的十進位數值。如果第二個數較大,結果會以負的二進位數呈現(前面加上負號)。
公式說明
最簡單也最可靠的做法,是先把每個二進位字串轉換成十進位整數,進行一般的減法運算,再把差轉回二進位:
舉例來說,二進位數 1010 等於 1· 8 + 0· 4 + 1· 2 + 0· 1 = 10(十進位)。這種方法避開了手動借位的麻煩,卻能得到完全相同的結果。
實際範例
用 1010 減去 11。先進行轉換:1010_2 = 10_{10},11_2 = 3_{10}。接著 10 - 3 = 7。再把 7 轉回二進位得到 111_2。因此 1010 - 11 = 111。
如何手動進行二進制減法(借位法)
直接二進制減法的原理與十進制減法相同,但在二進制中,每一列只能是 0 或 1。關鍵概念是借位:當你必須從 0 中減去 1 時,你從左邊的下一列借 1,將當前列變成 10_2(十進制中是 2),所以 10_2 - 1_2 = 1_2。
- 在右側對齐數字。將較大的值(被減數)寫在上面,較小的值(減數)寫在下面,使最低有效位對齐。用前導零填充較短的數字,使兩者寬度相同。
- 從右到左,一次一列進行計算。在每一列中計算上方位減下方位。
- 應用列規則:0-0=0、1-0=1、1-1=0,以及 0-1 需要借位。
- 借位規則:對於 0-1,從左邊的下一列借 1。當前列變成 10_2 - 1 = 1,而被借出的列減少 1(如果該列本身是 0,你必須再次借位,向左級聯)。
- 讀取結果,從下面一行讀取,去掉任何前導零。
計算示例:1010_2 - 0011_2。兩個都填充為四位。十進制檢驗:10 - 3。
- 第 0 列(最右邊):上方 0,下方 1 → 0-1 需要借位。從第 1 列借 1,得到 10_2 - 1 = 1。結果位 = 1。第 1 列的上方位從 1 降至 0。
- 第 1 列:借出後,上方是 0,下方是 1 → 0-1 需要借位。從第 2 列借 1,得到 10_2 - 1 = 1。結果位 = 1。第 2 列的上方位從 0... 它是 0,所以借位級聯到第 3 列,使第 2 列讀作 10_2 然後借出 1 留下 1。
- 第 2 列:在級聯借位後它保有 1,下方是 0 → 1-0=0。結果位 = 0。
- 第 3 列:上方原為 1,但它借給第 2 列 1,留下 0;下方是 0 → 0-0=0。結果位 = 0。
從下到上按列讀取得到 0111_2,即 111_2,等於十進制的 7 — 與 10 - 3 = 7 相符。
更多計算示例
每個示例都顯示二進制減法及其十進制等價,以便您可以驗證算術。
| 二進制減法 | 十進制檢驗 | 結果(二進制) | 結果(十進制) |
|---|---|---|---|
| 1101_2 - 101_2 | 13 - 5 | 1000_2 | 8 |
| 11_2 - 1010_2 | 3 - 10 | -111_2 | -7 |
| 110_2 - 110_2 | 6 - 6 | 0_2 | 0 |
示例 1 — 1101_2 - 101_2。將減數填充為 0101_2。從右到左逐列計算:1-1=0;0-0=0;1-1=0;1-0=1。得到 1000_2 = 8,確認 13 - 5 = 8。
示例 2 — 11_2 - 1010_2(負結果)。此處減數(10)大於被減數(3),所以答案是負數。交換後用較大的數減去較小的數:1010_2 - 0011_2 = 0111_2 = 7,然後恢復符號得到 -111_2 = -7。這與 3 - 10 = -7 相符。
示例 3 — 110_2 - 110_2(值相等)。每一列都減成 0,沒有借位:0-0、1-1、1-1 都得 0,所以差是 0_2 = 0。
關鍵術語
- 被減數
- 被減去的數字 — 寫在上面的值。在 1010_2 - 11_2 中,被減數是 1010_2。
- 減數
- 要減去的數字 — 寫在下面的值。在 1010_2 - 11_2 中,減數是 11_2。
- 差
- 減法的結果:被減數 - 減數。
- 借位
- 當一列需要 0-1 時,從下一個更高的列取 1,使當前列變成 10_2(值 2),允許 10_2 - 1 = 1。被借出的列減少 1,如果該列也是 0,借位可能進一步向左級聯。
- 二進制/基數 2
- 只使用數字 0 和 1 的位置記數系統,其中每個位置值是 2 的冪(\dots, 8, 4, 2, 1)。
- 位(二進制位)
- 單個二進制位,要麼是 0 要麼是 1。一組位代表更大的數字;例如 1010_2 有四位。
- 二的補數
- 計算機表示有符號整數的常見方式。負值通過反轉其絕對值的所有位並加 1 形成,這允許在固定位寬內將減法作為加法執行負數。
- 符號-絕對值
- 另一種有符號表示法,其中最左邊的位表示符號(0 = 正,1 = 負),其餘位給出絕對值。易於讀取,但有兩個零的編碼,比二的補數更不方便進行算術運算。
使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)
📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位
輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。
🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障
所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。
📊 3. 符合公認學術與產業計算模型
演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。
📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出
支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。
🔄 5. 多情景敏感度動態對比
建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。
🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明
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