四進位

四進制是以4为底数的進位制,以 0、123 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),以及表示有理數無理數的特性。有關屬性的討論可參考十進制二進制

與二進制的關係

八進制十六進制記數系統一樣,四進制二進制有著一種特別的關係:各底数包括 48 與 16 均為 2,故此,四進制八進制十六進制,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:

3221(4) = 11101001(2)

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)
000000
100011
200102
300113
1001004
1101015
1201106
1301117
2010008
2110019
22101010
23101111
30110012
31110113
32111014
33111115

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(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

圖1:四進制數字視覺化排序

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

標準四進制中的數字 0 到 64(0 到 1000)
十進制 0123456789101112131415
二進制 01101110010111011110001001101010111100110111101111
四進制 0123101112132021222330313233
八進制 012345671011121314151617
十六進制 0123456789ABCDEF
十進制 16171819202122232425262728293031
二進制 10000100011001010011101001010110110101111100011001110101101111100111011111011111
四進制 100101102103110111112113120121122123130131132133
八進制 20212223242526273031323334353637
十六進制 101112131415161718191A1B1C1D1E1F
十進制 32333435363738394041424344454647
二進制 100000100001100010100011100100100101100110100111101000101001101010101011101100101101101110101111
四進制 200201202203210211212213220221222223230231232233
八進制 40414243444546475051525354555657
十六進制 202122232425262728292A2B2C2D2E2F
十進制 48495051525354555657585960616263
二進制 110000110001110010110011110100110101110110110111111000111001111010111011111100111101111110111111
四進制 300301302303310311312313320321322323330331332333
八進制 60616263646566677071727374757677
十六進制 303132333435363738393A3B3C3D3E3F

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 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、123。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AT和自己配對,A又不能與CG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

  1. "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. . [2009-11-04]. (原始内容存档于2021-04-21). 外部链接存在于|title= (帮助)

延伸閱讀

  • 各底數的轉換

外部連結

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