计算机中如何实现除数是2的幂次的除法【转载自CSDN】

前言:

本来是在看汇编里面的数据条件传送指令,做习题的时候看着这么一道有关于2的幂次方除法的题目。结果傻眼了,又尼玛不会了。。。。。。。。。第二章看的时候就稀里糊涂的,看了几遍也没看太懂,这回又涉及到了 ,发现再回来看还是容易一点。所以写此博文,方便日后复习。

我今天遇到的问题如下:

问题:

除法,在我们平时的算数运算中,结果总是向0的方向舍入的,但是在计算机中,舍入的方式有所不同。在大多数的机器中,除法要比乘法还有加法这些运算都要慢很多倍,计算机中对于2的幂次这种数很是敏感,因为计算机当中用到的指令和进制本来就是二进制的形式,计算机用这种方式运算是最快的。所以,在做除法时如果除数是2的幂次,那么我们就可以进行一些优化,让运算做到更加快速。

解决办法:

因为左移运算相当于是乘以2,右移运算相当于除以2.所以说当我们的除法的除数是2的幂次方的时候,利用单纯的移位运算要比利用普通方法快的多。

对于无符号数来说, 如果除数是2的k次幂,那么我们就会把被除数啊相应的做算数右移操作,右移k位。这样的结果和平时我们做除法的结果是一样的。

对于无符号数来说,假设x是一个有w位的二进制数,x‘是从第w位到k位的序列,x‘‘是0-k位的序列。那么x‘ =floor(x/2^k),这个表达式是可以证明的,过程还是很easy的我就不多说了。

对于一个无符号数还有一个有符号数的非负数来说的话,除以2的k次幂和把被除数右移k位的结果是一样的

但是对于有符号数的负数来说,就会有一些差错。

在 十进制那一栏里面是计算机的计算结果舍入之后的结果,最右边一栏是计算机算的结果,我们可以看出来,在整除也就是不需要舍入的时候,结果和右移k位的操作是一样的,但是如果一旦没有整除需要进行舍入的时候,我们就会发现出了问题了,移位导致它不是向0舍入而是向下舍入,-771.25按理说应该舍入为-771,但是他却舍入到了-772.

在平时进行手算除法的时候,我们的结果统一都是向0舍入的,但是在计算机中确实向下舍入,因为非负数向下舍入就是向0舍入所以不会有影响,但是负数的话就不会了。因为移位之后,负数在左边补充的是最高的符号位,而不是0.负数在做除法的 时候应该是向上舍入才符合手算中向0舍入的规则。

对于负数除法向0舍入的解决办法:

为了保证正确的舍入方式,我们决定利用一个偏置值来解决这个问题。

对于任何整数x和y>0,有ceil(x/y) = floor((x+y-1)/y)

假设x=ky + r (r>=0 && r < y span>

我们就可以清楚(x+y-1)/y = (ky+ r - 1)/y = k + (r + y - 1)/y

如果此时x能整除y,即r = 0,那么ceil(x/y) = floor((x+y-1)/y) = k

否则的话等于k + 1那么也就是说,在计算被除数是负数,除数是2的幂次的除法的时候,可以给x加上除数-1(y-1)这个偏移量,即可保证除法的结果是正确的,因为在除数是2的幂次的时候,才能够用右移操作来进行替代,则当被除数是负数的时候,要给他加上2^k - 1这个偏移量,才能够得到正确的结果。

所以在计算机内如果除数是2的幂次的时候,是会用向下面的这个表达式的形式去计算除法的的

(x < 0 x k -x >> k

时间: 2024-08-07 21:18:37

计算机中如何实现除数是2的幂次的除法【转载自CSDN】的相关文章

计算机中的浮点数(IEEE754)

IEEE读作[a?-'tr?p(?)l-i:],电气和电子工程师协会.这个是一个包括所有电子和计算机技术的专业团体,制定标准是其工作之一. IEEE浮点数算术标准(IEEE 754)是最广泛使用的浮点数运算标准,为许多CPU与浮点运算器所采用. 整数运算和浮点数运算会有不同的数学属性是因为它们处理数字表示有限性的方式不同——整数的表示算然只能编码一个相对较小的数字范围,但是这种表示是精确的:而浮点数虽然可以编码一个较大的数值范围,但是这种表示只是近似的. IEEE规定的浮点数编码会将一个浮点数转

计算机中的进制

在学习编程的过程中,经常见到二进制,十进制,十六进制,到底进制表示什么意思呢?进制,字面意思,前进的制度,在数字方面,就是数字前进的制度,数字怎么向前进,那就是进位,我们在做加法运算的时候都会用到进位,8+3,我们会写个1,然后向前进一位,数数的时候更是如些,1,2,3......10, 我们不会再向下数11,12 ..... ,而是在心中放一个1, 然后再1,2,3,4,......10, 到10之后, 我们也不会向下数,而是在心中再记一个1,那么心中的数字就是2了,继续向下数,1,2,3,数

计算机中数字的二进制存储形式

今天,做个关于二进制的算法题,突然有个问题一直想不通为什么~5是6,计算机基础知识不过关啊,所以现在来弥补下,正数和负数在计算机中是怎么存储和计算的. 讲讲计算机中的存储形式: 计算机中存储的数都是以补码的方式存储的,而正数的原码,反码,补码都是一样的.但是负数的原码,反码,补码是不一样的. 下面都是以java中的int i=5为例. 正数5的原码就是其二进制码:00000000 00000000 00000000 00000101 反码是:00000000 00000000 00000000

安装apache服务出错,无法启动此程序,因为计算机中丢失VCRUNTIME140.dll 尝试重新安装此程序以解决此问题

错误信息:无法启动此程序,因为计算机中丢失VCRUNTIME140.dll 尝试重新安装此程序以解决此问题 错误场景:在使用["D:\Program Files\httpd-2.4.20-x64-vc14-r2\Apache24\bin\httpd.exe" -k install -n apache]命令,在DOS命令行窗口下安装 apache服务时报错. 错误分析: 解决办法:下载vc++2015 并安装 链接如下:https://www.microsoft.com/zh-cn/do

负数在计算机中的表示 Byte-128

http://blog.csdn.net/njuitjf/article/details/4585247 今天,老大让我调查一个浮点数转换为整数的问题.自己就查了些资料,顺便复习一下原码.反码和补码. 原码:将一个整数,转换成二进制,就是其原码.如单字节的5的原码为:0000 0101:-5的原码为1000 0101. 反码:正数的反码就是其原码:负数的反码是将原码中,除符号位以外,每一位取反.如单字节的5的反码为:0000 0101:-5的原码为1111 1010. 补码:正数的补码就是其原码

删除“计算机”中不提供删除选项的系统文件夹

注册表HKEY_CLASSES_ROOT\CLSID\{36AAB89D-9FF5-4128-9BAE-B9867A245192},将这一项全部删除,这 时在我的电脑中只剩下一个未知文件,再定位到HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Explorer\MyComputer\NameSpace\ 删除"计算机"中不提供删除选项的系统文件夹,布布扣,bubuko.com

计算机中的编码问题

计算机中的编码问题 因为计算机只能处理数字,如果要处理文本,就必须先把文本转换为数字才能处理.最早的计算机在设计时采用8个比特(bit)作为一个字节(byte),所以,一个字节能表示的最大的整数就是255(二进制11111111=十进制255),如果要表示更大的整数,就必须用更多的字节.比如两个字节可以表示的最大整数是65535,4个字节可以表示的最大整数是4294967295. 一.目前常用的编码 ASCII编码:由于计算机是美国人发明的,因此,最早只有127个字母被编码到计算机里,也就是大小

《计算机中可编程内存分析》

博主最近刚看了一些斯坦福大学的内存分析课,结合以前做的内存分析, 今天将计算机中可编程的内存做一个分析. 在计算机的可编程内存中,我们一般分为三个区域:静态存储区,栈区,堆区.内存模型如下所示:  静态内存区在程序编译的时候就已经被分配完毕,这块内存在整个计算机内存中位于较低的地址(例如0000),这块内存在整个程序运行期间都存在,静态内存区主要存放的是静态变量.全局变量.常量. 堆区:我们有时候也将堆区称作动态内存区分配区,程序再运行的时候通过new关键字申请得到的任意大小的内存(我们使用ne

聊聊计算机中的编码(Unicode,GBK,ASCII,utf8,utf16,ISO8859-1等)

作为一个程序员,一个中国的程序员,想来“乱码”问题基本上都遇到过,也为之头疼过.出现乱码问题的根本原因是编码与解码使用了不同而且不兼容的“标准”,在国内一般出现在中文的编解码过程中. 我们平时常见的编码有Unicode,GBK,ASCII,utf8,utf16,ISO8859-1等,弄清这些编码之间的关系,就不难理解“乱码”出现的原因以及解决办法. 所谓字符集编码其实就是将字符(包括英文字符.特殊符号,控制字符,数字,汉子等)与计算机中的一个数字(二进制存储)一一对应起来,用这个数字来表示该字符