情報の表現方法

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●「情報処理」というぐらいであるから，プログラムとは「情報」を「処理」するわけである。
　そこで，処理対象となる「情報(データ)」をコンピュータでどう表現しているか，という点を
　学習し，さらにC言語でそれらの「情報(データ)」を扱う方法を学ぼう。

1. コンピュータ上で情報(データ)は，ビット(bit, binary digit)で表現されている。
   ビットを複数集めて，2進数とみたてることによって，0以上の整数を表現することが出来る。
   
   
   
   以下の図のように，ある整数値とある文字を対応づけることによって，文字を表現することが出来る。
   このように，整数値と対象を対応づけることによって，その対象を表現することをコード化と呼ぶ。
   コード化の例としては，県コード，高校コード，商品コードや，書籍コード(ISBNコード)などがある。
   
   
   
   英米圏の文字を７ビットで表現した文字コードをASCIIコードと呼ぶ(下図)。
   
   
   
   このような情報は，当然，メモリ上のビットで表現されることになる(下図)。
   
   
   
   
   
2. ０以上の整数の表現の仕方は学習した。それでは，負の数を含めた整数(符号つき整数，signed integer)の
   表現方法を学習しよう。方法は簡単で，下図のように0以上の整数を表す場合の，上半分の領域を負の整数の部分
   を表現するのに使うのである。この方法を，2の補数基数法と呼ぶ。
   
   
   
   つまり，同じビットパターンを「0以上の整数(符号なし整数,unsigned integer)」と扱うか，
   「負数を含めた整数(符号付き整数)」と扱うかで，表現している値が異なってくることになる。
   
   
   
3. さらに，16bit(2バイト)と，32bit(4バイト)で整数を表現した場合を考えてみよう。
   
   
   
   2バイトを使用すると，日本語文字を表現することが出来る(下図)。
   
   
   
   文字コードだけでなく，改行を表す目印も，オペレーティングシステムによって異なる(下図)。
   
   
   
   
   
4. 次に，ビットパターンで実数(小数点数以下の値がある数)を表現する方法を簡単に説明する。
   
   まず，固定小数点数を紹介する(下図)。この表現方法は，一番左のビットを正負を表すビットとして
   使う(一番左のビットが0なら正数，1なら負数)。そして，小数点の場所を定めておく。下図の場合は，
   右から3ビット目と4ビット目の間に小数点がある物として考える。
   
   
   
   しかし，このように小数点の位置を固定するより，小数点の位置を随時ずらせるように
   しておいた方が，柔軟に実数を表現できる。このように，小数点をずらせるようにした
   実数の表現方法を，浮動小数点数(floating point number)と呼ぶ(下図)。下図は今はお
   ぼえる必要はない。
   
   
   
   以上のように，コンピュータ上では，ビットの集まりを使って，
   　・0以上の整数(符号なし整数)
   　・負数も含めた整数(符号付き整数)
   　・文字(0以上の整数で表現する)
   　・実数(浮動小数点数)
   などが表現できるわけである。