Python入门03：计算机与二进制

计算机唯一能识别的代码就是二进制代码，我们编写的Python代码要在计算上执行，就需要把Python代码转换为二进制语言（也称为二进制代码），然后计算机才能执行我们编写的Python程序。

上图左侧是编写的Python代码，中间是Python解释器，右侧是Python解释器翻译后的二进制代码。Python解释器负责把左侧的Python代码翻译为二进制代码，计算机会自动识别二进制代码并执行我们编写的程序。

从图中可以看出，二进制代码就是数字0和1的组合，这些0和1的组合表示什么意思呢？下面我们就来讨论这些0和1的数字。

0和1的组合

只有0和1组成的数字称为二进制数。因为二进制数只有两个数字0和1，因此二进制数非常适合描述电路的通与短、开关的打开与关闭。例如，我们可以用二进制数0和1来表示灯泡的亮与不亮，用二进制数0来表示灯泡不亮，用二进制数1来表示灯泡亮，这样我们就可以用多个二进制数来表示灯泡的亮与不亮了。如01011表示有三个灯泡亮，两个灯泡不亮，而且还知道是哪个位置的灯泡没有亮。

计算机的电路都是由电子元器件组成的，电子元器件的状态分为通电和不通电。通电的电子元器件会有电压，称为高电位，用二进制数1来表示，不通电的电子元器件没有电压，称为低电位，用二进制数0来表示，这样一组电子元器件的状态就可以用一组二进制数来表示。

上图使用四个二进制数可以表示四只二极管的组合状态，0101表示有两只二极管是高电位，两只二极管是低电位。低电位的二极管是从左侧开始的第1只和第3只，高电位的二极管是从左侧开始的第2只和第4只。

这些表示电子元器件状态的二进制可以进行最简单的加减运算（再复杂的运算最终都会分解为加减运算），运算后的结果再通过控制电路改变电子元器件的状态。因此计算机内部运算都采用二进制运算，能够识别的数也是二进制数。

上图有两组二极管，左侧一组二极管的状态是0101，右侧一组二极管的状态是0110，可以对这两组二极管的状态进行相加运算，运算的结果是1011，0101和0110相加为什么结果会是1011呢？二进制数是怎么运算的呢？二进制数和十进制数有什么关系，毕竟我们生活中用的都是十进制数。

认识二进制数

要认识二进制数，我们先来做个小游戏。

伸出我们的右手，从小指开始，依次到大拇指分别代表数字1、2、4、8、16，这些数字也称为每个手指的权重，拇指的权重是16，食指的权重为8，中指的权重为4，无名指的权重为2，小指的权重为1。并且每个手指分为两种状态，手指伸直为1状态，手指弯曲为0状态。

然后分别做每个手指自由伸直或弯曲动作，记录其状态和五个手指的数字之和，状态顺序从大拇指开始。记录五个手指的状态与权重乘积的和。