Computación I Sistemas de Numeración. Curso 2015 Facultad de Ingeniería Universidad de la República

Transcripción

1 Computación I Sistemas de Numeración Curso 2015 Facultad de Ingeniería Universidad de la República

2 Definición Conjunto de símbolos y reglas sobre ellos, que se utilizan para la representación de cantidades. La representación de una cantidad se efectúa mediante cadenas de símbolos. Base del Sistema Elemento fundamental que caracteriza a todos los sistemas de numeración. Es el número de símbolos que se utilizan para la representación de cantidades. Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 2

3 Clasificación No Posicionales El significado de cada símbolo no depende del lugar que ocupa en la cadena. Posicionales El significado de cada símbolo varía en función de la posición que ocupa en la cadena. Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 3

4 Clasificación Sistemas No Posicionales Los porotitos y chapitas en el truco Cada poroto vale 1 Cada chapita doblada Y (3, 5 ) Números romanos (subadictivo). La cadena XXXIII equivale al valor 33. El símbolo X aparece tres veces en la cadena. Siempre (casi) mantiene su valor: 10 unidades, sin importar el lugar que ocupa en la cadena. Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 4

5 Clasificación Sistemas Posicionales Sistema Decimal o de base 10 Utilizado por el hombre en la cultura occidental. Sistema binario o de base 2 Utilizado por los computadores para representar la información y con el que es capaz de trabajar Cada posición de la cadena representa el número base elevado a una potencia (exponente). Dicha potencia se relaciona con la posición. El significado de cada símbolo se obtiene de multiplicar el valor del símbolo por la potencia de la base correspondiente a la posición que ocupa. Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 5

6 Sistema Decimal Sistema habitual de numeración. Base 10 Utiliza 10 símbolos diferentes (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9) Explicación 10 dedos en la mano?! Las cifras se nombran de la forma: N n r... n n n n n n i (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9) Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 6

7 Sistema Decimal Significado de cada símbolo n i es n i * 10 i Representan el número en base 10: N ni Valores de las posiciones. Primera 10 0 = 1 Segunda 10 1 = 10 Tercera 10 2 = 100 Ejemplo r 0 i r * 10 nr *10... n4 *10 n3 *10 n2 *10 n1 *10 n = 1 x x x x 10 0 *10 Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 7 0

8 Sistema Binario Sistema habitual en los sistemas electrónicos digitales. Base 2 Utiliza únicamente dos símbolos: 0 y 1. Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 8

9 Sistema Binario Explicación Los computadores operan con componentes electrónicos que se encuentran "encendidos" o "apagados", correspondientes a 1 ó 0. Los computadores sólo pueden comprender y procesar datos que aparecen en formato binario, representados por ceros y unos. Para poder interpretar la información que recibe del usuario el computador debe convertirla a binario. Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 9

10 Sistema Binario Las cifras se nombran de la forma: B b r... b b3b2b1 b0 bi 4 (0,1) Significado de cada símbolo b i es b i * 2 i Significado de la cifra B r b 0 i i r * 2 br * 2... b4 * 2 b3 * 2 b2 * 2 b1 * 2 b0 * 2 0 Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 10

11 Sistema Binario Valores de las posiciones. Primera 2 0 = 1 Segunda 2 1 = 2 Tercera 2 2 = 4... Ejemplo = 1 x x x x 2 0 = Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 11

12 Sistema Octal Base 8 Utiliza 8 símbolos diferentes (0,1,2,3,4,5,6,7) Las cifras se nombran de la forma O o r... o4o3o 2o1o 0 oi (0,1,2,3,4,5,6,7) Significado de cada símbolo o i es o i * 8 i Significado de la cifra r O o 0 i i r * 8 or *8... o4 *8 o3 *8 o2 *8 o1 *8 o0 Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 12 *8 0

13 Sistema Hexadecimal Base 16 Utiliza 16 símbolos diferentes (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,8, 9, A, B, C, D, E, F). Los diez primeros son los símbolos decimales y tienen el mismo significado que en la numeración decimal. Los seis últimos son letras que representan: A=10, B=11, C=12, D=13, E=14 y F=15. Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 13

14 Sistema Hexadecimal Las cifras se nombran de la forma: H hr... h4h3h2 h1h 0 hi (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A, B, C, D, E, F) Significado de cada símbolo h i es h i * 16 i Significado de la cifra r H hi 0 Ejemplo i 4 4 * 16 h *16... h *16 h *16 h *16 h *16 h r r *16 0 E07F 16 = 14x x x * 16 0 = Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 14

15 Cambio de base De base b a base 10 Multiplicar cada símbolo por la potencia de b correspondiente a la posición que ocupa empezando por la derecha. Se suman todos los resultados = 1* * * *2 3 = Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 15

16 Cambio de base De base 10 a base b Se divide el número entre b y se toma el resto. Se vuelve a dividir el cociente obtenido en la división anterior entre b y se toma nuevamente el resto. Esta operación se repite hasta que el cociente resultante sea menor que b. Por último se escribe, en este orden, el último cociente, el último resto, el penúltimo resto, el antepenúltimo resto,... Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 16

17 Cambio de base Convertir 653 decimal a binario = Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 17

18 Cambio de base Método rápido de decimales a binarios. 1. Dado el número decimal identificar la mayor potencia de 2 contenida en el. 2. Colocar 1 en la posición correspondiente a dicha potencia y restar la potencia al número. 3. Preguntar si cabe la siguientes potencia de 2 en orden decreciente. Si cabe coloco el símbolo 1 en la posición correspondiente a la potencia y resto la potencia al número. Si no cabe coloco 0 en la posición correspondiente a la potencia. 4. Repetir el procedimiento hasta llegar a 2 0. Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 18

19 Cambio de base Número Decimal Cabe la 1 _ SI Potencia 2 n NO 0 _? _ 1 SI Cabe la Potencia 2 n-1? NO _ 0 _ 1 SI Cabe la Potencia 2 0? NO _ 0 Número Binario Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 19

20 Cambio de base Convertir = = 7 entonces 2 7 cabe = 7-64 = -57 entonces 2 6 no cabe = 7-32 = -25 entonces 2 5 no cabe = 7-16 = -9 entonces 2 4 no cabe = 7-8 = -1 entonces 2 3 no cabe = 7-4 = 3 entonces 2 2 cabe = 3-2 = 1 entonces 2 1 cabe = 1-1 = 0 entonces 2 0 cabe Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 20

21 Cambio de base Casos particulares bases 8 y 16. La base 8 (octal) y la base 16 (hexadecimal) tienen una íntima relación con la base 2. Octal a binario y viceversa 8 = 2 3 Cada símbolo octal corresponde a 3 símbolos binarios Hexadecimal a binario y viceversa 16 = 2 4 Cada símbolo hexa corresponde a 4 símbolos binarios Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 21

22 Cambio de base Binario a Octal Dividir en grupos de 3 bits a partir del punto binario. Asignarle a cada grupo el símbolo octal correspondiente. Convertir a base = Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 22

23 Cambio de base Octal a Binario Inverso del caso anterior Convertir a binario cada símbolo octal Ejemplo convertir = = => = = Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 23

24 Cambio de base Binario a Hexadecimal Dividir el número hexa en grupos de 4 bits. Asignar a cada grupo el símbolo hexadecimal correspondiente. Ejemplo: = DB86 16 D B 8 6 Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 24

25 Cambio de base Hexadecimal a Binario Inverso del caso anterior. Convertir cada símbolo hexadecimal a binario. Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 25

26 Equivalencias Decimal Binario Octal Hexadecimal Decimal Binario Octal Hexadecimal A B C D E F Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 26

27 Ejercicio Implementar una función que permita realizar el cambio de base de un decimal hacia otra base b Entrada Número decimal Base b Salida Vector conteniendo la representación del decimal en la base b Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 27

28 Ejercicio function y = CambioBase(numero, base) resto = 0; cociente = numero; resultado = []; while cociente >= base resto = mod(cociente, base); cociente = floor(cociente/base); resultado = [resto resultado]; end y = [cociente resultado] Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 28

29 Operaciones Es exactamente igual a lo que ya conocemos!!!! Se cumple todo lo que aprendimos en la escuela! (pero mucho más fácil!) Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 29

30 Operaciones Sumas Empecemos por algo desafiante.. Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 30

31 Operaciones Sumas Empecemos por algo desafiante Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 31

32 Operaciones Sumas Algo un poco más complicado Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 32

33 Operaciones Restas Se puede verificar Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 33

34 Operaciones Multiplicación El mismo algoritmo que ya conocemos Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 34

35 Operaciones Multiplicación Que pasa al multiplicar por 2 en binario? ( en cualquier base al multiplicar por la base?!) Que pasa al multiplicar un número en binario por otro (en binario) que es un 1 y varios 0s? (la misma idea en otra base) Cuantas cifras tiene el resultado de la multiplicación de dos números binarios? Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 35

36 Operaciones División El mismo algoritmo que ya conocemos. Instituto de Computación - Facultad de Ingeniería 36