原码是计算机表示数值的最基本形式,在原码中,数值的最高位为符号位,0代表正,1代表负。在数的范围上,原码可以表示从最大正数至最大负数之间。原码是最简单,也是最符合人们思维方式的一种码制。
然而,由于原码有正、负0的存在,带来了数字大小以及计算上的问题。为了解决原码存在的问题,反码和补码应运而生。
反码是指对原码按位取反(符号位不变),如果是正数则与原码相同,如果是负数则将原码除符号位以外的所有位按位取反。反码的优点在于可以消除0的问题,也可以消除运算中的“超码”问题。
补码是指在反码的基础上,将反码末位加上1。在计算机中,减法的本质变为加上该数的补码,即将减数的补码加上被减数的补码。补码的优点在于只有一个0,而且加减法可以在计算机中通过同样的电路来实现。
总的来说,原码、反码和补码在计算机运算中都有各自的应用,这也反映了计算机领域中“优秀的设计不是在增加更多的功能,而是在优化和简化已有功能”的理念。