学习Java之前，我想问一个问题，你们觉得有没有必要学习计算机基础？

很多人觉得没有必要看那些枯燥晦涩的基础知识，还不如直接从HelloWorld开始，先接触程序，有个印象，代码跑起来，然后再逐步深入学习程序的语法，到最后使用程序搭建项目，也就是实战学习法。

首先我不否定这样的学习方式，确实对某部分同学来说是比较适用的，尤其是一些着急找工作的同学，先学会怎么去用，至于原理，可以以后慢慢去深入了解，毕竟没有什么比面包?更重要。

但是对于我们大对数从头开始学习的同学，我还是建议从计算机的一些基础小知识开始，了解程序设计的思想和常识，这对于我们以后的学习也是非常有帮助的。就好比盖房子，有的人盖的是茅草屋，有的人盖的是泥瓦屋，而有人却想着盖二层小洋楼。基础的深浅程度，直接决定了以后成就的高低。

那么现在我们就来简单了解下计算机的一些基础小知识。

一. 机器语言的分类

机器语言

机器语言就是计算机能直接能识别的语言，它是直接用二进制代码指令表达的计算机语言。它是由一串0和1组成的代码，有一定的位数，并分成若干段，各段的编码表示不同的含义。例如下面就是一串简单的机器码：

010100100000  // 520

那么很多人问，为什么机器码是0和1组成的？

因为机器码需要控制电脑硬件对程序指令做出响应，0代表低电位，1代表高电位，这样才能产生逻辑电路，就相当于控制开关一样，0是关闭，1是打开。

汇编语言

汇编语言是一种面向开发人员的语言，由于机器语言都是0和1，开发人员难以直接操控和使用，那么就需要使用一些特殊的符号作为二进制码的标记，开发人员通过输入这些特殊的符号来完成指令下发，让电脑为我们工作，这些特殊的符号就是汇编语言。计算机不能直接识别汇编语言，需要用一种软件将汇编语言翻译成机器语言。它与机器语言的区别在于指令的表示方法上，汇编语言的主体是汇编指令，相比于机器指令，编程人员更容易记住。

MOV AX,1234H  //汇编指令: 寄存器AX的内容送到1234H中
101110000011010000010010 //机器指令

高级语言

高级语言常见如：c，c++，java，python，php等等。

它更接近于我们平时正常的人思维，其最大的特点是编写容易，代码可读性好。实现同样的功能，使用高级语言耗时更少，程序代码量更短，更容易阅读。其次，高级语言是可移植的，也就是说，仅需稍作修改甚至不用修改，就可将一段代码运行在不同类型的计算机上。

print('Hello World')   // python版HelloWorld

我们从这个程序可以看出来，高级语言屏蔽了机器内部指令运行细节，我们可以像写作一样书写程序，而不用关心语言内部的实现细节，这大大提高了我们的开发效率，节约开发成本。

当然，其缺点也很明显，使用高级语言编写的程序运行时，需要先将其翻译成低级语言计算机才能运行它，在翻译过程中可能会产生一些多余的部分，运行效率低些。另外，对硬件的可控性相对于低级语言弱些，目标代码量较大。

二. 进制

推荐使用在线工具进行进制转换：

https://tool.oschina.net/hexconvert/

二进制

由数字0和1组成，逢二进一，比如机器码就是二进制的，是最简单的计算机可读懂的代码，例如 0101（表示十进制数字5）。

八进制

由1到7组成的数字串，数字最大不会超过7，逢八进一，例如 157(表示十进制数字111)

十进制

我们日常使用的数字都是十进制类型的，逢十进一，例如 0123456789。

十六进制

由1到9，a-f（或者是A-F，分别代表10-15）组成的数字串，数字最大不会超过15，其中字母是不区分大小写的，逢十六进一，例如0F83（表示十进制数3971）

进制转换

1. K进制与十进制数的转换

假设有一个n+1位的K进制数，它的形式如下：

AnAn-1…A3A2A1A0
则它的大小为：（也就是对应的我们能看懂的十进制数为）

A0 * K^0 + A1 * K^1....+ An * K^n      //K^n表示K的n次方

二进制数：10101 转换成 十进制数为：21

 1*2^4 + 0*2^3 + 1*2^2 + 0*2^1+1*2^0 = 21

2. 十进制与k进制的转换

短除法。

举个栗子：

从图可以看出，用十进制数21一直除以2，每次得到的余数倒数就是最后的二进制数10101。同样，十进制转八进制、十进制转十六进制都是一样的套路，非常简单。

3. 二进制与八进制和十六进制之间转换

8是2的3次方，16是2的4次方，所以这之间的转换存在一种快捷方法。以2转8示例，将2进制从低位到高位，每3个一组，如果是十六进制就每4个一组，高位不足3位的补0，然后将每组依次转换成对应的十进制，得到的结果就是对应的8进制或者16进制。

二进制10101100101转八进制：2545

二进制10101100101转十六进制：565

三. 原码、反码、补码

在计算机中，最小的单位是位，也称为比特（bit）。而另一个常用单位是字节，一个字节是8位，也就是8比特，所以我们常用的二进制表示法是8位。

原码

原码是一种非常常见的二进制表示形式。在原码中，为了区别正数和负数，将二进制中的最高位作为符号位，如果是0表示正数，如果是1表示负数。

举个栗子：

0000 0001   // 表示 1
1000 0001   // 表示 -1

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反码

不知道大家有没有注意到原码的一个问题，那就是负数参与计算的时候，比如

出现了一个大问题，就是1 + (-1) 不等于0，而等于 -2。

这可咋整？

为了解决这个问题，聪明的计算机前辈们想到了反码。原码转反码的规则为：正数的反码为其本身，负数的反码是符号位不变，其他位取反。取反的规则就是如果是0就变成1，如果是1就变成0。
我们来看下转成反码的计算：

得到的结果是1111 1111。

哎?这不对啊，怎么不是0？

别急，这只是反码的计算结果，我们将反码转成原码 1111 1111 —> 1000 0000，得到 -0， 也就是0，完全符合预期的结果，也解决了原码的计算问题。

补码

反码解决了负数计算的问题，但是还有一个问题没有解决，就是 -0 。由于负数最高位的符号位的存在，导致原本八位的二进制数能表示2的8次方即256个数字，使用原码与反码却只能表示255个，这对于我们来说是非常难受的，那么这少的一个数怎么弥补上呢？

秃头的程序员老哥哥们也想出了对应的解决办法——补码。

原码转补码的规则：正数的补码就是其本身，负数的补码是符号位不变，其余位数取反（即变成反码）再加1。

举个栗子：

原码：0000 0001 ， 补码：0000 0001
原码：1000 0001 ， 补码：1111 1111

计算一下：

从上面看出，利用补码计算我们得到了 0 （而不是 -0 ），解决了少一个数字的问题。

在补码中，规定了0的表示为0000 0000，而1000 0000表示的为-128，注意，这是规定。

注意事项

1. 反码与补码不能直接使用二进制转十进制的规则，转成对应的十进制得到对应的大小，应该先转成原码后才可以。也就是说原码才是直接与大小进行关联的一种表现形式

2. 在计算机系统中，数值一律用补码的形式进行表示与存储

3. 正数的原码、反码与补码都是一样的

4. 负数原转反：符号位不变，其余位取反

5. 负数原转补：符号位不变，其余位取反后加一

6. 负数补转反：符号位不变，其余位减一

7. 负数补转原：符号位不变，其余位减一后取反

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