
【计】 quaternary system
四进制(Quaternary numeral system)是一种以4为基数的计数系统,使用0、1、2、3四个数字表示数值。在数学与计算机科学领域,四进制属于位置记数法的一种,其权值以4的幂次方为基础展开。例如十进制数"5"用四进制表示为"11",即1×4¹ + 1×4⁰=5。
该系统的运算规则遵循: $$ sum_{i=0}^{n} a_i times 4^i $$ 其中$a_i$表示各位数字(0≤a_i≤3)。四进制与二进制的转换存在特殊关联性,每个四进制数字可直接映射为两位二进制数,例如: 0→00,1→01,2→10,3→11。
在应用层面,四进制系统可见于:
根据斯坦福大学数学系公开课程资料,四进制在平衡三进制系统研究中具有特殊价值,其模运算特性被应用于误差校正编码领域。需要注意的是,现代通用计算系统虽以二进制为基础,但四进制仍在特定领域保持理论优势。
四进制是一种基数为4的计数系统,仅使用数字0、1、2、3来表示数值。其特点是“逢四进一”,每个位置的权值为4的幂次方。以下是详细解释:
基本规则
每一位的数值由该位数字乘以4的幂次决定。例如,四进制数"13"转换为十进制为:
$$
1 times 4 + 3 times 4^0 = 4 + 3 = 7
$$
与二进制的关系
四进制与二进制有天然联系:每个四进制数字可对应两位二进制数(如0→00,1→01,2→10,3→11)。例如,四进制数"23"可转换为二进制"1011"。
应用场景
虽然现代计算机主要使用二进制,但四进制在理论计算机科学中用于简化某些算法分析,例如状态机设计或编码理论中的多进制优化问题。
运算示例
与其他进制的对比
相比十进制,四进制位数更多但单字符信息量更小;相比二进制,四进制能缩短数值表示长度,但硬件实现复杂度更高。
四进制是一种数学表示工具,虽实际应用较少,但在特定领域(如编码理论)和教学中具有研究价值。
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