二进制的起源

二进制的起源

一，引言：

二进制数是用0和1两个数数码来表示的数。它的基数为2，进位规则是“逢二进一”，借位规则是“借一当二”，由18世纪德国数理哲学大师莱布尼茨发现。二进制现在已经成为计算机技术中广泛采用的一种数制，可以说没有二进制，就没有被称为第三次科技革命的计算机革命。

二，二进制的运算方法：

二进制数据也是采用位置计数法，其位权是以2为底的幂。例如二进制数据110.11，逢2进1，其权的大小顺序为2^2、2^1、2^0、2^-1、2^-2。对于有n位整数，m位小数的二进制数据用加权系数展开式表示，可写为（a(n-1)a(n-2)…a(-m)）2=a(n-1)×2^(n-1)+a(n-2)×2^(n-2)+……+a(1)×2^1+a(0)×2^(0)+a(-1)×2^(-1)+a(-2)×2^(-2)+……+a(-m)×2^(-m)

注意：

1.式中aj表示第j位的系数，它为0和1中的某一个数。

2.a(n-1)中的(n-1)为下标，输入法无法打出所以用括号括住，避免混淆。

3.2^2表示2的平方，以此类推。

二进制最大的的优势在于：技术实现简单，计算机是由逻辑电路组成，逻辑电路通常只有两个状态，开关的接通与断开，这两种状态正好可以用“1”和“0”表示。

（2）简化运算规则：两个二进制数和、积运算组合各有三种，运算规则简单，有利于简化计算机内部结构，提高运算和速度。

（3）适合逻辑运算：逻辑代数是逻辑运算的理论依据，二进制只有两个数码，正好与逻辑代数中的“真”和“假”相吻合。

（4）易于进行转换，二进制与十进制数易于互相转换。

（5）用二进制表示数据具有抗干扰能力强，可靠性高等优点。因为每位数据只有高低两个状态，当受到一定程度的干扰时，仍能可靠地分辨出它是高还是低。

三，二进制的起源：

在德国图灵根著名的郭塔王宫图书馆（Schlossbiliothke zu Gotha）保存着 一份弥足珍贵的手稿，其标题为：“1与0，一切数字的神奇渊源。这是造物的秘密美妙的典范，因为，一切无非都来自上帝。”这是德国天才大师莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz，1646 - 1716）的手迹。但是，关于这个神奇美妙的数字系统，莱布尼茨只有几页异常精炼的描述。而莱布尼茨的研究成果与中国古代的一本著作有着莫大的关联，这本书便是《周易》（又名《易经》）。 中国的《易经》以爻、卦来表示天地和万物，其中爻是最基本的元素，爻分阴爻（用“--”表示）和阳爻（用“—”表示）两种，阴爻和阳爻的不同排列就是卦 象，一个卦象称为一卦，一卦由六爻组成一卦就是一个整体，世界万物中最基本的要素有8种，分别是天、地、雷、风、水、火、山和泽，他们分别用八卦表示，即 乾、坤、震、坎、离、艮、兑，八卦互相搭配又得六十四卦，用来表示各种自然现象和人事现象。我们对比二进制的组成：二进制的位用0，1表示，3位二进制可组合成8种状态，即可表示为0，1，„，7这8个

数，而2个3位二进制组合，即变为6位二进制数，即：2＝64，即64种状态。将八卦按照0，1，„，7这8个数字排列为： 0——坤（地）、1——艮（山）、2——坎（水）、3——巽（风）、4——震（雷）、5——离（火）、6——兑（泽）、7——乾（天）。如果对八卦进一步分析可发现，八卦里面有二进制的算术与逻辑运算，如：乾坤、离坎、艮兑、震巽它们之间的二进制的逻辑运算是一种反码关系，从哲学上来说它们之间是对立的关系。再由八卦可组合为六十四卦，例如六十四卦中的“谦卦”是坤卦艮卦组成，坤在上艮在下，此卦是地中有山，是“谦卦”的现象，君子们效法它的精神，以减损多余的而增益缺少的。六十四卦如果再进一步演变，有：64×64＝4096种状态，如此，可得出天地之间的各种状态。也即通过卦便可以进行天地万物的研究了。

《易经》系辞上说：“是故，易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦定吉凶，吉凶生大业。”、 “天一地二，天三地四，天五地六，天七地八。”、 “乾之策，二百一十有六。 坤之策，百四十有四。 凡三百有六十，当期之日。 二篇之策，万有一千五百二十，当万物之数也。” 这里的太极是说宇宙混沌一起的大气之气，两仪即为二进制的位0与1，四象即两位二进制组合的4种状态，八卦即3位二进制组合的8种状态 。“万有一千五百二十，当万物之数也”是二进制通过运算后所得的一个数，此数总计一万一千五百二十，相当于万物的数字。可见，《易经》是通过二进制来研究天地之间万物的一门科学，是二进制的最早起源、运用。在莱布尼茨眼中，这就是他的二进制的中国翻版，但实际莱布尼茨是受中国阴阳太极影响，只不过他付出了诸多研究，推演出二进制。他感到这个来自古老中国文化符号系统与他的二进制之间的关系实在太明显了，因此断言：二进制乃是具有世界普遍性的、最完美的逻辑语言。

但我们要知道的是，将二进制与古代中国《易经》相联的尝试是不符合实际的。大约产生于公元前第一个千年的初期的《周易》，开始主要是一部占卜用书，里边的两个符号可能分别代表“是”和“不”，这本书只对莱布尼茨的研究有参考和启发的作用，如果就此说二进制乃是起源于古代中国，《周易》便是二进制的起源，那么就是牵强附会了。但就连莱布尼茨都没有想到的是：他的二进制数学指向的不是古代中国，而是未来。莱布尼茨在1679年3月15日记录下他的二进制体系的同时，还设计了一台可以完成数码计算的机器。我们今天的现代科技将此设想变为现实，这在莱布尼茨的时代是超乎人的想象能力的。

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