
【計】 quaternary system
四進制(Quaternary numeral system)是一種以4為基數的計數系統,使用0、1、2、3四個數字表示數值。在數學與計算機科學領域,四進制屬于位置記數法的一種,其權值以4的幂次方為基礎展開。例如十進制數"5"用四進制表示為"11",即1×4¹ + 1×4⁰=5。
該系統的運算規則遵循: $$ sum_{i=0}^{n} a_i times 4^i $$ 其中$a_i$表示各位數字(0≤a_i≤3)。四進制與二進制的轉換存在特殊關聯性,每個四進制數字可直接映射為兩位二進制數,例如: 0→00,1→01,2→10,3→11。
在應用層面,四進制系統可見于:
根據斯坦福大學數學系公開課程資料,四進制在平衡三進制系統研究中具有特殊價值,其模運算特性被應用于誤差校正編碼領域。需要注意的是,現代通用計算系統雖以二進制為基礎,但四進制仍在特定領域保持理論優勢。
四進制是一種基數為4的計數系統,僅使用數字0、1、2、3來表示數值。其特點是“逢四進一”,每個位置的權值為4的幂次方。以下是詳細解釋:
基本規則
每一位的數值由該位數字乘以4的幂次決定。例如,四進制數"13"轉換為十進制為:
$$
1 times 4 + 3 times 4^0 = 4 + 3 = 7
$$
與二進制的關系
四進制與二進制有天然聯繫:每個四進制數字可對應兩位二進制數(如0→00,1→01,2→10,3→11)。例如,四進制數"23"可轉換為二進制"1011"。
應用場景
雖然現代計算機主要使用二進制,但四進制在理論計算機科學中用于簡化某些算法分析,例如狀态機設計或編碼理論中的多進制優化問題。
運算示例
與其他進制的對比
相比十進制,四進制位數更多但單字符信息量更小;相比二進制,四進制能縮短數值表示長度,但硬件實現複雜度更高。
四進制是一種數學表示工具,雖實際應用較少,但在特定領域(如編碼理論)和教學中具有研究價值。
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