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1、定点数除法的常用算法
定点数除法通常采用逐位相除的方法,类似于手工长除法,但在计算机中需要通过加减和移位操作实现。主要算法有原码除法和补码除法,其中原码除法又分为恢复余数法和不恢复余数法(加减交替法)。补码除法则常用补码加减交替法。
2、原码除法
2.1、步骤
符号位单独处理:商的符号 = 被除数符号 ⊕ 除数符号(异或)。
数值部分取绝对值进行无符号除法。
最后将商的符号与数值组合。
2.2、恢复余数法
2.2.1、原理
模仿手算,每次用当前余数减去除数,若够减(余数≥0),商上1;若不够减(余数为负),商上0,并恢复原来的余数(加上除数)。然后余数左移一位,继续下一步。
2.2.2、缺点
当不够减时需恢复余数,多了一次加法,效率较低。
2.2.3、步骤
先看题目:

描述:
| 符号 | 符号说明 |
|---|---|
| Y* | 除数Y的绝对值 |
| [-Y*]补 | -Y*的补码 |
![]() |
当左移次数和除数Y的位数一致时,结束。
看例题:

易错点:
若最后一步上商0(即余数小于0),则还需进行一次恢复余数,即余数再加Y*,才能得到正确的余数。
2.2.4、参考视频
看不懂文字的推荐到这个视频学习:
原码除法 恢复余数法和不恢复余数法(加减交替法) 计组
【细碎知识2】定点数的乘除运算(原码一位乘、恢复余数法、加减交替法)
2.3、不恢复余数法(加减交替法)
2.3.1、核心思想
不恢复余数法的核心在于:当某一步试减发现不够减(余数为负)时,不立即恢复余数,而是带着这个负的余数继续下一步,但下一步的操作由"减法"改为"加法"。
通过数学推导可以证明,这种"加减交替"的结果与"先恢复再左移后试减"的结果是完全等价的。
2.3.2、步骤(设被除数、除数均为n位无符号数)
结束条件也是:当左移次数=被除数的位数时,结束。

易错点:
若最后一步上商0(即余数小于0),则还需进行一次恢复余数,即余数再加Y*,才能得到正确的余数。
2.3.3、优缺点
2.3.3.1、优点
速度快:去掉了"恢复"所需的额外加法操作,每一步固定一次加法或减法,执行时间确定且更短。
控制逻辑统一:非常适合硬件流水线实现。
2.3.3.2、缺点
最后可能需要修正:如果最终余数为负,需要加一次除数来得到正确的正余数。
理解难度稍高:相对于恢复余数法,加减交替的逻辑在概念上没有那么直观。
2.2.4、参考视频
看不懂文字的推荐到这个视频学习:
原码除法 恢复余数法和不恢复余数法(加减交替法) 计组
【细碎知识2】定点数的乘除运算(原码一位乘、恢复余数法、加减交替法)
3、补码除法(加减交替法)
3.1、补码除法介绍
这种算法相对于原码除法的核心优势在于:商符在运算过程中自动形成,不需要单独处理符号位,并且将操作数的加减统一为补码加法运算,简化了控制逻辑。
3.2、算法前提
被除数 和 除数 都用补码表示。
运算过程中涉及双符号位(变形补码),以防止溢出并方便判断余数的正负。
3.3、核心运算规则
补码除法与常见的原码恢复余数法逻辑不同。它的每一步是加还是减,取决于被除数(余数) 和 除数 的符号关系。
规则表如下:
| 步骤 | 判断条件 (余数 R 与 除数 D 的符号关系) | 操作 | 商上 (上商规则) |
|---|---|---|---|
| 第一步 | 同号 | 做减法:R=R−D | 商上 1 |
| 第一步 | 异号 | 做加法:R=R+D | 商上 0 |
| 后续步 | 新余数 与 除数 同号 | 左移一位后,做减法:R=2R−D | 商上 1 |
| 后续步 | 新余数 与 除数 异号 | 左移一位后,做加法:R=2R+D | 商上 0 |
3.4、计算过程

