四進位
數制 |
记数系统 |
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數制列表 |
四進制是以4为底数的進位制,以 0、1、2 和 3 四個數字表示任何實數。
四進制與所有固定底数的記數系統有著很多共同的屬性,比如以標準的形式表示任何實數的能力(近乎獨特),以及表示有理數與無理數的特性。有關屬性的討論可參考十進制和二進制。
與二進制的關係
與八進制和十六進制的記數系統一樣,四進制跟二進制有著一種特別的關係:各底数包括 4、8 與 16 均為 2 的冪,故此,四進制、八進制和十六進制,與二進制之間的換算技術,乃是一個數位對兩個、三個或四個二進制位或位元來進行換算。例如在四進制:
在二進制運算和邏輯的討論和分析中,八進制和十六進制廣泛應用於電腦技術和程式設計範疇,而四進制卻並不然。
希爾伯特曲線
然而,四進制數字有用於表示二維希爾伯特曲線:把位於 0 和 1 之間的實數轉換到四進制系統,指示各自四個子象限的各個個別數位就會給顯示出來,並不斷循環。
Qua (四進) |
Bin (二進) |
Dec (十進) |
---|---|---|
0 | 0000 | 0 |
1 | 0001 | 1 |
2 | 0010 | 2 |
3 | 0011 | 3 |
10 | 0100 | 4 |
11 | 0101 | 5 |
12 | 0110 | 6 |
13 | 0111 | 7 |
20 | 1000 | 8 |
21 | 1001 | 9 |
22 | 1010 | 10 |
23 | 1011 | 11 |
30 | 1100 | 12 |
31 | 1101 | 13 |
32 | 1110 | 14 |
33 | 1111 | 15 |
人類語言
在眾多甚至所有丘馬什語系中原來均使用四進制記數,即數字的讀法結構均為 4 和 16 的冪(而非 10)。而在約1819年,一位西班牙神父也有記錄了大至32的Ventureño語數字的存活紀錄。[1]
視覺展示
使用三種有色圓形(1為藍色,2為綠色,3為白色,0為空)及五檔位置即可以視覺化形式顯示由 0 至 1023 的任何數字。下列圖表是對圖1的解讀。
對應表
十進制 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
二進制 | 0 | 1 | 10 | 11 | 100 | 101 | 110 | 111 | 1000 | 1001 | 1010 | 1011 | 1100 | 1101 | 1110 | 1111 |
四進制 | 0 | 1 | 2 | 3 | 10 | 11 | 12 | 13 | 20 | 21 | 22 | 23 | 30 | 31 | 32 | 33 |
八進制 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |
十六進制 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D | E | F |
十進制 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
二進制 | 10000 | 10001 | 10010 | 10011 | 10100 | 10101 | 10110 | 10111 | 11000 | 11001 | 11010 | 11011 | 11100 | 11101 | 11110 | 11111 |
四進制 | 100 | 101 | 102 | 103 | 110 | 111 | 112 | 113 | 120 | 121 | 122 | 123 | 130 | 131 | 132 | 133 |
八進制 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 |
十六進制 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 1A | 1B | 1C | 1D | 1E | 1F |
十進制 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 |
二進制 | 100000 | 100001 | 100010 | 100011 | 100100 | 100101 | 100110 | 100111 | 101000 | 101001 | 101010 | 101011 | 101100 | 101101 | 101110 | 101111 |
四進制 | 200 | 201 | 202 | 203 | 210 | 211 | 212 | 213 | 220 | 221 | 222 | 223 | 230 | 231 | 232 | 233 |
八進制 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 |
十六進制 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 2A | 2B | 2C | 2D | 2E | 2F |
十進制 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 |
二進制 | 110000 | 110001 | 110010 | 110011 | 110100 | 110101 | 110110 | 110111 | 111000 | 111001 | 111010 | 111011 | 111100 | 111101 | 111110 | 111111 |
四進制 | 300 | 301 | 302 | 303 | 310 | 311 | 312 | 313 | 320 | 321 | 322 | 323 | 330 | 331 | 332 | 333 |
八進制 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 |
十六進制 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 3A | 3B | 3C | 3D | 3E | 3F |
例(四進制→十進制):
分數
由於只有2的因數,許多四進制分數具有重複數字,儘管這些分數往往相當「小」:
十進制基數 Prime factors of the base: 2, 5 Prime factors of one below the base: 3 Prime factors of one above the base: 11 Other prime factors: 7 13 17 19 23 29 31 |
四進制基數 Prime factors of the base: 2 Prime factors of one below the base: 3 Prime factors of one above the base: 11 Other prime factors: 13 23 31 101 103 113 131 133 | ||||
分數 | 分母 | 數 | 數 | 分母 | 分數 |
1/2 | 2 | 0.5 | 0.2 | 2 | 1/2 |
1/3 | 3 | 0.3333... = 0.3 | 0.1111... = 0.1 | 3 | 1/3 |
1/4 | 2 | 0.25 | 0.1 | 2 | 1/10 |
1/5 | 5 | 0.2 | 0.03 | 11 | 1/11 |
1/6 | 2, 3 | 0.16 | 0.02 | 2, 3 | 1/12 |
1/7 | 7 | 0.142857 | 0.021 | 13 | 1/13 |
1/8 | 2 | 0.125 | 0.02 | 2 | 1/20 |
1/9 | 3 | 0.1 | 0.013 | 3 | 1/21 |
1/10 | 2, 5 | 0.1 | 0.012 | 2, 11 | 1/22 |
1/11 | 11 | 0.09 | 0.01131 | 23 | 1/23 |
1/12 | 2, 3 | 0.083 | 0.01 | 2, 3 | 1/30 |
1/13 | 13 | 0.076923 | 0.010323 | 31 | 1/31 |
1/14 | 2, 7 | 0.0714285 | 0.0102 | 2, 13 | 1/32 |
1/15 | 3, 5 | 0.06 | 0.01 | 3, 11 | 1/33 |
1/16 | 2 | 0.0625 | 0.01 | 2 | 1/100 |
1/17 | 17 | 0.0588235294117647 | 0.0033 | 101 | 1/101 |
1/18 | 2, 3 | 0.05 | 0.0032 | 2, 3 | 1/102 |
1/19 | 19 | 0.052631578947368421 | 0.003113211 | 103 | 1/103 |
1/20 | 2, 5 | 0.05 | 0.003 | 2, 11 | 1/110 |
1/21 | 3, 7 | 0.047619 | 0.003 | 3, 13 | 1/111 |
1/22 | 2, 11 | 0.045 | 0.002322 | 2, 23 | 1/112 |
1/23 | 23 | 0.0434782608695652173913 | 0.00230201121 | 113 | 1/113 |
1/24 | 2, 3 | 0.0416 | 0.002 | 2, 3 | 1/120 |
1/25 | 5 | 0.04 | 0.0022033113 | 11 | 1/121 |
1/26 | 2, 13 | 0.0384615 | 0.0021312 | 2, 31 | 1/122 |
1/27 | 3 | 0.037 | 0.002113231 | 3 | 1/123 |
1/28 | 2, 7 | 0.03571428 | 0.0021 | 2, 13 | 1/130 |
1/29 | 29 | 0.0344827586206896551724137931 | 0.00203103313023 | 131 | 1/131 |
1/30 | 2, 3, 5 | 0.03 | 0.002 | 2, 3, 11 | 1/132 |
1/31 | 31 | 0.032258064516129 | 0.00201 | 133 | 1/133 |
1/32 | 2 | 0.03125 | 0.002 | 2 | 1/200 |
1/33 | 3, 11 | 0.03 | 0.00133 | 3, 23 | 1/201 |
1/34 | 2, 17 | 0.02941176470588235 | 0.00132 | 2, 101 | 1/202 |
1/35 | 5, 7 | 0.0285714 | 0.001311 | 11, 13 | 1/203 |
1/36 | 2, 3 | 0.027 | 0.0013 | 2, 3 | 1/210 |
遺傳學
四進制和以脫氧核糖核酸 (DNA) 表示的遺傳密碼,兩者之間的位值記錄方式可以相互呼應。四種脫氧核糖核酸的核苷酸的簡稱按字母先後次序排列,分別為A(Adenine;腺嘌呤)、C(Cytosine;胞嘧啶)、G(Guanine;鳥嘌呤)及 T(Thymine;胸腺嘧啶),可用作表示四進制數字,按先後次序排列為 0、1、2 和 3。在此編碼下,互補數字配對 0↔3 及 1↔2 (二進制為 00↔11 及 01↔10) ,與鹼基對的互補配對 A↔T 及 C↔G 吻合。
比方說,核苷酸序列GATTACA可以四進制數字2033010表示(十進制為9156)。
可是亦有爭議指,脫氧核糖核酸應以二進制表示,而非四進制,理由是「在核苷酸的配對中,A(Adenine;腺嘌呤)只能與T(Thymine;胸腺嘧啶)配對,而C(Cytosine;胞嘧啶)只能與G(Guanine;鳥嘌呤)配對。C不能與A、T和自己配對,A又不能與C、G和自己配對。簡單來說,核苷酸的配對只存在兩種狀況,如同在電腦使用的二進制。」。[2]可是,另一方面核苷酸的配搭形式可是A↔T也可是其反轉T↔A,可是C↔G也可是其反轉G↔C,形成兩種配搭狀況、四種配搭形式,因此也有觀點認為脫氧核糖核酸應以四進制表示,後者才是正確的觀點。[2]。
數據傳輸
四進制的綫路碼也有在數據傳輸應用到。從電報發明伊始,到當代電話通訊的綜合業務數字網線路中,一直用上了2B1Q(雙二進位對一四進位)編碼,在傳輸訊號時以四種電壓代表四個不同的一組雙位元訊號狀況(「10」以+450 mV表示;「11」以+150 mV表示;「01」以-150 mV表示;「00」以-450 mV表示)。
參考資料
- ^ "Chumashan Numerals",由Madison S. Beeler著作,刊於Native American Mathematics,由Michael P. Closs (1986)編輯,國際標準書號 0-292-75531-7。
- ^ 2.0 2.1 http://answers.yahoo.com/question/index?qid=20091102135615AA2Cqbv. [2009-11-04]. (原始内容存档于2021-04-21). 外部链接存在于
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(帮助)
延伸閱讀
外部連結
- 線上十進制轉四進制工具,小數亦同樣支援。
- 四四進制,提供獨家的四進制及十六進制標符。