为什么四进制在计算机科学中不常见？
说起计算机科学中的“四进制”，大家脑海中浮现的画面可能不多。我们习以为常的是二进制，以及偶尔会碰到的八进制和十六进制。那么，为什么这种听起来也挺有意思的“四进制”就没有像它们那样普及开来，甚至在实际应用中几乎销声匿迹了呢？这背后其实有着相当实际和历史的原因，并非仅仅是“没人想到”。
首先，我们需要理解进制最核心的运作方式：它代表的是一种计数系统，也就是我们如何用一套符号来表示数值。二进制用0和1，八进制用0到7，十六进制用0到9加上A到F。四进制自然就是用0、1、2、3这四个数字来表示数值。理论上，任何一个整数都可以用任何一个大于1的基数来表示，所以四进制在数学上是完全可行的。
然而，计算机科学的根基，也就是我们今天所说的“计算机”，其诞生和发展是紧密联系着电子元器件的物理特性的。早期的计算机，其设计和实现离不开对电子信号的控制。最容易实现、也最可靠的电子信号状态是什么？那就是两种截然相反、易于区分的状态。你可以想象一下，在电路中，一个开关要么是开（通电），要么是关（断电），这两种状态非常容易通过电压的高低来区分。把“关”看作0，“开”看作1，这就是二进制的物理基础。
为什么不推广到四进制呢？要表示四种不同的状态，你需要更精密的电子元件。想象一下，你需要区分四种不同的电压等级，或者四种不同的频率、相位等等。这不仅增加了设计的复杂度，更重要的是，在实际的物理世界里，电子元件的制造和控制精度存在着固有的限制。电压可能会有波动，环境温度会影响其性能，这些都会导致区分这些微小差异变得困难，从而增加出错的概率。换句话说，用二进制，我们只需要区分“高”和“低”就足够了，容错性非常高。而要区分四种状态，其“间隔”就小了很多，任何一点点“不准确”都可能导致误判，将一个状态识别成另一个。
再从历史的脉络来看，计算机科学的发展是一个不断追求效率和稳定性的过程。当二进制的原理被清晰地阐述并应用到早期计算机的设计中时，它就被证明是一种非常高效且可靠的方案。计算机的创始人，像图灵、冯·诺依曼等人，都在为如何将逻辑运算和计算过程转化为物理实现而努力，而二进制恰好与当时能够实现的电子开关原理完美契合。一旦这种基础架构建立起来，后续的各种技术和软件生态也围绕着它展开。
我们可以类比一下，就像我们习惯用十进制来计数一样，这是因为我们有十根手指，这种生理特征使得十进制在人类日常生活中尤为方便。但如果在某个星球上，智慧生物有八根手指，那么八进制在那里可能就更自然。计算机之所以选择了二进制，并非因为它在所有情况下都是“最优解”，而是因为它在早期电子技术条件下，是“最可行”且“最稳定”的方案。
即便我们今天有了更先进的制造工艺，能够更精确地控制电子元器件，但改变计算机底层的基础进制将意味着颠覆性的工程浩劫。所有的硬件设计、指令集、操作系统、编程语言、编译器……这一切都建立在二进制之上。要将它们全部重写或迁移到四进制，其投入的成本和难度是难以想象的，而且未必能带来压倒性的优势来证明这样的“折腾”是值得的。
八进制和十六进制之所以能被人们所认识和使用，很大程度上是因为它们与二进制有着天然的“亲缘关系”。一个八进制数可以很容易地用三个二进制位表示（2^3 = 8），而一个十六进制数则可以用四个二进制位表示（2^4 = 16）。这种转换的简便性，使得它们在早期作为二进制的“缩略语”，方便程序员阅读和编写代码，尤其是在处理内存地址或二进制位串时。例如，十六进制的`0xAF`在二进制就是`1010 1111`，直接对应。而如果用四进制，一个四进制数需要用两个二进制位表示（2^2 = 4）。虽然也存在对应关系，但它不像八进制和十六进制那样，能够更“紧凑”地包裹住更多的二进制信息，从而达到有效的“压缩”目的。
总而言之，四进制在计算机科学中不常见，不是因为它不好，而是因为它在物理实现上的复杂性、早期技术限制以及后来基于二进制建立起来的强大生态系统，使得它从未获得发展的土壤。二进制的简洁、稳定以及与电子原理的完美契合，使其成为了计算机世界的通用语言，而其他进制则更多地是在这个基础上，作为一种辅助工具，提供了不同的视角和便利。
首先，我们需要理解进制最核心的运作方式：它代表的是一种计数系统，也就是我们如何用一套符号来表示数值。二进制用0和1，八进制用0到7，十六进制用0到9加上A到F。四进制自然就是用0、1、2、3这四个数字来表示数值。理论上，任何一个整数都可以用任何一个大于1的基数来表示，所以四进制在数学上是完全可行的。
然而，计算机科学的根基，也就是我们今天所说的“计算机”，其诞生和发展是紧密联系着电子元器件的物理特性的。早期的计算机，其设计和实现离不开对电子信号的控制。最容易实现、也最可靠的电子信号状态是什么？那就是两种截然相反、易于区分的状态。你可以想象一下，在电路中，一个开关要么是开（通电），要么是关（断电），这两种状态非常容易通过电压的高低来区分。把“关”看作0，“开”看作1，这就是二进制的物理基础。
为什么不推广到四进制呢？要表示四种不同的状态，你需要更精密的电子元件。想象一下，你需要区分四种不同的电压等级，或者四种不同的频率、相位等等。这不仅增加了设计的复杂度，更重要的是，在实际的物理世界里，电子元件的制造和控制精度存在着固有的限制。电压可能会有波动，环境温度会影响其性能，这些都会导致区分这些微小差异变得困难，从而增加出错的概率。换句话说，用二进制，我们只需要区分“高”和“低”就足够了，容错性非常高。而要区分四种状态，其“间隔”就小了很多，任何一点点“不准确”都可能导致误判，将一个状态识别成另一个。
再从历史的脉络来看，计算机科学的发展是一个不断追求效率和稳定性的过程。当二进制的原理被清晰地阐述并应用到早期计算机的设计中时，它就被证明是一种非常高效且可靠的方案。计算机的创始人，像图灵、冯·诺依曼等人，都在为如何将逻辑运算和计算过程转化为物理实现而努力，而二进制恰好与当时能够实现的电子开关原理完美契合。一旦这种基础架构建立起来，后续的各种技术和软件生态也围绕着它展开。
我们可以类比一下，就像我们习惯用十进制来计数一样，这是因为我们有十根手指，这种生理特征使得十进制在人类日常生活中尤为方便。但如果在某个星球上，智慧生物有八根手指，那么八进制在那里可能就更自然。计算机之所以选择了二进制，并非因为它在所有情况下都是“最优解”，而是因为它在早期电子技术条件下，是“最可行”且“最稳定”的方案。
即便我们今天有了更先进的制造工艺，能够更精确地控制电子元器件，但改变计算机底层的基础进制将意味着颠覆性的工程浩劫。所有的硬件设计、指令集、操作系统、编程语言、编译器……这一切都建立在二进制之上。要将它们全部重写或迁移到四进制，其投入的成本和难度是难以想象的，而且未必能带来压倒性的优势来证明这样的“折腾”是值得的。
八进制和十六进制之所以能被人们所认识和使用，很大程度上是因为它们与二进制有着天然的“亲缘关系”。一个八进制数可以很容易地用三个二进制位表示（2^3 = 8），而一个十六进制数则可以用四个二进制位表示（2^4 = 16）。这种转换的简便性，使得它们在早期作为二进制的“缩略语”，方便程序员阅读和编写代码，尤其是在处理内存地址或二进制位串时。例如，十六进制的`0xAF`在二进制就是`1010 1111`，直接对应。而如果用四进制，一个四进制数需要用两个二进制位表示（2^2 = 4）。虽然也存在对应关系，但它不像八进制和十六进制那样，能够更“紧凑”地包裹住更多的二进制信息，从而达到有效的“压缩”目的。
总而言之，四进制在计算机科学中不常见，不是因为它不好，而是因为它在物理实现上的复杂性、早期技术限制以及后来基于二进制建立起来的强大生态系统，使得它从未获得发展的土壤。二进制的简洁、稳定以及与电子原理的完美契合，使其成为了计算机世界的通用语言，而其他进制则更多地是在这个基础上，作为一种辅助工具，提供了不同的视角和便利。
网友意见
八进制和十六进制都是源于2进制的，其可以非常简单的与二进制互换。
二进制则是因为电子元件的限制，这是技术原因。
直接用二进制表达一个数字，实在是太长，所以人们发明了可以直接与二进制转换的八进制，一位八进制可以映射为三位二进制。
到这里，为什么选用八而不是四已经是非常显然的了，因为人们惯常使用的是十进制，所以八进制是最合适的，既可以使用十进制既有的符号01234567，又尽可能的缩短了二进制表达的长度，还可以非常简单的映射。
既然是为了缩位，为什么不多缩一点呢？既然有10个符号可以用，为什么只用4个而不是8个呢？
至于十六进制的产生，则是因为计算机里面储存数值的位宽一般是2^n，例如一个字节是8bit，8=2^3，如果使用八进制表达一个字节，则两位不够，三位又多了。这时候，十六进制就很有帮助了，一位十六进制可以表示四位二进制，也就是说所有的2^n（n>2）位宽的数（例如8bit、16bit、32bit和64bit），都可以用十六进制完美的表达。
类似的话题
-
说起计算机科学中的“四进制”，大家脑海中浮现的画面可能不多。我们习以为常的是二进制，以及偶尔会碰到的八进制和十六进制。那么，为什么这种听起来也挺有意思的“四进制”就没有像它们那样普及开来，甚至在实际应用中几乎销声匿迹了呢？这背后其实有着相当实际和历史的原因，并非仅仅是“没人想到”。首先，我们需要理解............. -
你这个问题非常有意思，触及到了计算机科学和编程语言设计中的一个核心矛盾：理论的优雅与实践的现实之间的权衡。简单来说，我们之所以在日常编程中很少直接使用现代数学建立的符号体系，并不是因为它们不好，而是因为它们在很多情况下，并没有直接解决我们编程时最迫切的需求，甚至会带来不必要的复杂性。让我来详细拆解一.............
-
三进制是否比二进制更贴近人脑思维？为什么三进制计算机中途夭折后，再无人提起？这是一个非常有意思的问题，涉及到信息科学、认知科学以及历史因素。我们将从这两个角度来详细探讨。 一、三进制是否比二进制更贴近人脑思维？关于“三进制是否比二进制更贴近人脑思维”，这是一个复杂且没有绝对定论的问题。我们可以从以下.............
-
关于“计算机为什么不用e进制”这个问题，很多人会联想到数学常数e，以及它在自然增长和连续变化中所扮演的关键角色，继而推测是否e进制会比我们熟悉的二进制、十进制更“高效”。这是一个非常有趣且值得探讨的角度，但实际情况并非如此简单，甚至可以说是完全相反的。首先，我们得明确一下“进制”的本质。一个数制，比.............
-
公元208年，曹操挥师南下，目标直指荆州。此时的刘备集团尚在荆州新野落脚，实力相对薄弱，而曹操的兵锋锐不可当。在即将对新野发起总攻的关键时刻，曹操做出了一个看似高明却又充满风险的决定——派徐庶去劝降刘备。要理解这个决策的深层原因，以及刘晔为何会对此提出质疑，我们需要先梳理一下当时的人物关系和背景。徐.............
-
这个问题挺有意思的，咱们仔细聊聊。很多人都会好奇，这脸上长毛（也就是胡须）到底图个啥？在咱们人类漫长的进化路上，身体上很多地方的毛都退化了，比如身上大面积的毛发，怎么脸上这撮毛反倒保留下来了呢？而且还能长得挺茂盛，有时候还成为一种“标志性”特征。首先，要说胡子为什么没被“进化掉”，得从“有什么作用”.............
-
《进击的巨人》与《叛逆的鲁鲁修》在结局上的相似性，以及后者更受好评的原因，确实是动漫爱好者津津乐道的话题。这两部作品都以宏大的世界观、复杂的人物动机和震撼的剧情发展著称，并在结局部分都选择了“牺牲主角以换取和平”的路线，但观众的反馈却截然不同。这背后原因错综复杂，可以从以下几个维度深入剖析： 1. .............
-
您这个问题很有意思，而且触及到了很多观众在观看《进击的巨人》后期的感受，尤其是在帕拉迪岛（Paradis Island）成为主要舞台后。很多人都有类似的感受，觉得故事的走向和原先的吸引力有所变化。我来试着详细地聊聊，为什么这种“带入日本”的感觉可能让您觉得不好看了。首先，我们需要明确一点：《进击的巨.............
-
游戏引擎的飞速进步，本应是游戏开发效率提升、成本降低的催化剂，然而事实却恰恰相反，游戏开发成本像坐了火箭一样一路攀升。这其中的原因，远比表面上看起来要复杂得多。与其说引擎进步“导致”了成本升高，不如说引擎的强大能力，解锁了玩家们对游戏体验的更高期待，而满足这些期待，恰恰是成本高企的罪魁祸首。我们不妨.............
-
这真是一个令人心焦的问题，很多家属都遇到过，看到亲人在家里还好好的，一进医院，没过几天甚至几小时，病情就急转直下，让人始料未及，甚至觉得是医院“弄坏”了人。其实，这背后往往隐藏着几个复杂的原因，并非简单的“医院的责任”，而是病理、环境和治疗多重因素交织的结果。一、 本身疾病的进展：这可能是最根本也最.............
-
.......
-
你提出的这个问题，确实触及到了很多人的内心。我们国家在过去几十年里取得了举世瞩目的成就，经济飞速发展，人民生活水平有了质的飞跃，这都是不争的事实。但为什么，即便如此，还是有相当一部分人感到不满意，甚至忧虑？这其中的原因，错综复杂，绝非一句“知足常乐”就能概括的。首先，“进步”的感受是相对的，也是分层.............
-
嘿，你有没有想过，为什么咱们人类身上其他地方的毛发越来越少，唯独头上这撮毛，却能越长越长？这可不是什么巧合，这背后藏着一段挺有意思的进化史，也和咱们的祖先如何在这个世界上生存下来息息相关。想想咱们小时候的照片，或者看看那些生活在原始环境里的人类，你会发现，我们的身体上曾经是覆盖着一层浓密的体毛的，就.............
-
这个问题提得很有意思，一下子就戳中了许多人对于睡眠的困惑：白天忙得焦头烂额，晚上却必须“浪费”大把时间躺在那里动弹不得，这在效率至上的进化逻辑里，怎么看都像是个严重的“bug”？但如果睡眠真是个bug，那它也太顽固了，几乎所有高等动物都离不开它，甚至一些低等生物也有类似“休息”的状态。这反而让我觉得.............
-
关于处女膜在人类进化中为何得以保留，这的确是一个值得深究的有趣话题。很多人对此存在误解，觉得它仅仅是个“第一次”的证明，但从生物学和演化的角度来看，它的存在更复杂，也更可能有着多重的功能，即便这些功能并非像心脏跳动那样显而易见。首先，咱们得把“处女膜”这个概念从它所承载的社会文化意义中剥离出来，纯粹.............
-
要说人类为什么能在进化的长河中脱颖而出，占领地球这个小小星球的顶端，这可不是一蹴而就的巧合，而是无数代祖先在严酷环境中磨砺、优化，最终形成的一系列独特优势共同作用的结果。咱们不妨从几个关键点，像剥洋葱一样，层层深入地聊聊这个话题。首先，最显而易见的，也是最核心的，就是咱们那颗比谁都聪明的大脑。别小看.............
-
智人在进化过程中，阴毛（即生殖器周围的毛发）没有像体毛那样显著退化，这一现象可以从多个角度进行深入分析，涉及生理功能、环境适应、性选择、文化发展以及进化压力的综合作用。以下从科学角度详细阐述这一现象的可能原因： 1. 体毛与阴毛的生理功能差异 体毛的功能： 体毛在灵长类动物中主要承担以下功能：.............
-
咱们聊聊这个有意思的事儿，就是技术这玩意儿一直在往前跑，咋到了咱们听音乐这些发烧友这儿，东西就好像坐着火箭一样，越来越贵呢？这事儿说起来，可不是一两句话就能说透的。首先，得承认，技术确实在进步，这一点没跑。你看以前那磁带机，能把声音弄出来就不赖了。现在呢？数字音频技术，CD、SACD、高解析度的无损.............
-
动画在播出过程中穿插总集篇，这背后可不是什么随意的决定，而是一门门道，里头藏着不少制作方、电视台以及观众多方面的考量。为什么会出现这种情况？我来给你好好掰扯掰扯。一、制作上的“喘息之机”与“填坑”艺术最直接也是最根本的原因，就是为了给制作团队争取宝贵的时间。动画制作是个极其复杂且耗时的工作，从剧本撰.............
-
这个问题非常有意思，触及到了食肉恐龙演化过程中一个核心的议题：效率与选择压力。为什么它们的脑袋会变得如此强大，而前肢相对“不起眼”呢？这背后其实是多种因素相互作用的结果。想象一下，你是一名史前侦探，要去分析这些庞然大物的进化之路。你需要考虑的不仅仅是“有什么用”，更要问“为什么是这样用才更有效”。头.............
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有