Нестандартные позиционные системы счисления - Non-standard positional numeral systems

Нестандартные позиционные системы счисления здесь обозначает системы счисления это можно условно описать как позиционные системы, но это не полностью соответствует следующему описанию стандартных систем позиционирования:

В стандартной позиционной системе счисления основание б положительное целое число, и б разные цифры используются для представления всех неотрицательный целые числа. Стандартный набор цифр содержит б значения 0, 1, 2 и т. д., до б - 1, но значение взвешивается в соответствии с положением цифра в ряд. Значение строки цифр, например pqrs в базе б дается полиномиальная форма

${displaystyle p imes b^{3}+q imes b^{2}+r imes b+s}$.

Цифры, написанные в верхнем индексе, представляют полномочия используемой базы.

Например, в шестнадцатеричный (б= 16), используя цифры A для 10, B для 11 и т. Д., Строка цифр 7A3F означает

${displaystyle 7 imes 16^{3}+10 imes 16^{2}+3 imes 16+15}$,

в нашей обычной десятичной системе счисления - 31295.

После введения точка счисления "." и знак минус "−", действительные числа могут быть представлены с произвольной точностью.

В этой статье собраны факты о некоторых нестандартных позиционных системах счисления. В большинстве случаев все еще применяется полиномиальная форма в описании стандартных систем.

Некоторые исторические системы счисления могут быть описаны как нестандартные позиционные системы счисления. Например, шестидесятеричный Вавилонская нотация и китайцы стержневые цифры, которые могут быть классифицированы как стандартные системы с основанием 60 и 10 соответственно, с учетом пространства, представляющего ноль как число, также могут быть классифицированы как нестандартные системы, более конкретно, системы со смешанным основанием с унарными компонентами, учитывая примитивное повторение глифы составляя цифры.

Однако большинство нестандартных систем, перечисленных ниже, никогда не предназначались для общего использования, а были разработаны математиками или инженерами для специального академического или технического использования.

Биективные системы счисления

А биективная система счисления с базой б использует б разные цифры для обозначения всех неотрицательных целых чисел. Однако цифры имеют значения 1, 2, 3 и т. Д. До включительно б, тогда как ноль представлен пустой строкой цифр. Например, можно иметь десятичный без нуля.

Базовая единица (унарная система счисления)

Основная статья: Унарная система счисления

Унарный - это биективная система счисления с основанием б = 1. В унарном языке одна цифра используется для представления всех положительных целых чисел. Значение цифровой строки pqrs заданный полиномиальной формой, можно упростить до п + q + р + s поскольку б^п = 1 для всех п. К нестандартным особенностям этой системы можно отнести:

• Значение цифры не зависит от ее положения. Таким образом, можно легко утверждать, что унарный не является позиционный система вообще.
• Введение точки счисления в этой системе не позволит представить нецелочисленные значения.
• Одиночная цифра представляет значение 1, а не значение 0 =б − 1.
• Значение 0 не может быть представлено (или неявно представлено пустой строкой цифр).

Знаковое представление

Основная статья: Знаковое представление

В некоторых системах, хотя основание является положительным целым числом, разрешены отрицательные цифры. Несмежная форма особая система, в которой база б = 2. В сбалансированный тройной система, база б = 3, а цифры имеют значения -1, 0 и +1 (а не 0, 1 и 2, как в стандартном троичная система, или 1, 2 и 3, как в биективной троичной системе).

Код Грея

Основная статья: Код Грея

Отраженный двоичный код, также известный как код Грея, тесно связан с двоичные числа, но, некоторые биты инвертируются в зависимости от четности битов более высокого порядка.

Базы, не являющиеся положительными целыми числами

Было предложено несколько позиционных систем, в которых базовая б не является положительным целым числом. Как и в случае с положительными основаниями, бесполезно использовать -б или |б| и т.д. как цифра.

Отрицательная база

Основная статья: Отрицательная база

Системы с отрицательной базой включают негабаритный, отрицательный и негадецимальный, с основаниями −2, −3 и −10 соответственно; в базе -б количество используемых различных цифр б. Из-за свойств отрицательных чисел, возведенных в степень, все целые числа, положительные и отрицательные, могут быть представлены без знака.

Комплексная база

Основная статья: Четвертичная мнимая база

На чисто воображаемой базе би система, где б целое число больше 1 и я то мнимая единица, стандартный набор цифр состоит из б² числа от 0 до б² − 1. Его можно обобщить на другие сложные основы, что приведет к Комплексно-базовые системы.

Нецелое основание

Основная статья: Нецелочисленное представление

Очевидно, что в нецелочисленных основаниях количество различных цифр не может быть б. Вместо этого цифры от 0 до ${displaystyle lfloor bfloor }$ используются. Например, База золотого сечения (финарный) использует 2 разные цифры 0 и 1.

Смешанные основы

Иногда удобно рассматривать позиционные системы счисления, в которых веса, связанные с позициями, не образуют геометрическая последовательность 1, б, б², б³и т. д., начиная с наименее значащей позиции, заданной в полиномиальной форме. В смешанная система счисления система, такая как факториальная система счисления, веса образуют последовательность, в которой каждый вес является целым кратным предыдущему, а количество разрешенных цифровых значений изменяется соответственно от позиции к позиции.

Для календарного использования майя Система счисления была системой счисления со смешанным основанием, поскольку одна из ее позиций представляет собой умножение на 18, а не на 20, чтобы соответствовать 360-дневному календарю. Кроме того, указание угла в градусах, минутах и ​​секундах (с десятичными знаками) или времени в днях, часах, минутах и ​​секундах можно интерпретировать как системы со смешанным основанием.

Последовательности, в которых каждый вес нет может также использоваться целое кратное предыдущего веса, но тогда каждое целое число может не иметь уникального представления. Например, Кодирование Фибоначчи использует цифры 0 и 1, взвешенные в соответствии с Последовательность Фибоначчи (1, 2, 3, 5, 8, ...); уникальное представление всех неотрицательных целых чисел может быть обеспечено путем запрета последовательных единиц. Десятичное число с двоичным кодом (BCD) - это смешанные базовые системы, в которых биты (двоичные цифры) используются для обозначения десятичных цифр. Например, в 1001 0011 каждая группа из четырех битов может представлять десятичную цифру (в этом примере 9 и 3, поэтому восемь объединенных битов представляют десятичную дробь 93). Веса, связанные с этими 8 позициями, равны 80, 40, 20, 10, 8, 4, 2 и 1. Уникальность обеспечивается тем, что в каждой группе из четырех битов, если первый бит равен 1, следующие два должны быть 00.

Асимметричные системы счисления

Основная статья: Асимметричные системы счисления

Асимметричные системы счисления - это системы, используемые в Информатика где каждая цифра может иметь разные основания, обычно не целые. В них не только различаются основания данной цифры, они также могут быть неоднородными и изменяться асимметричным образом для более эффективного кодирования информации. Они оптимизированы для выбранных неравномерных распределений вероятностей символов, используя в среднем приблизительно Энтропия Шеннона бит на символ.^[1]

Смотрите также

• Список систем счисления
• Константа Коморника – Лорети

внешняя ссылка

• Расширения в нецелочисленных основаниях: верхний порядок и хвост

Рекомендации

1. Дж. Дуда, К. Тахбуб, Н. Дж. Гадил, Э. Дж. Делп, Использование асимметричных систем счисления как точная замена кодирования Хаффмана, Симпозиум по кодированию изображений, 2015.