取模运算
背景
取模运算(mod)和取余运算(rem)两个概念有重叠的部分,但又不完全一致;主要区别在于对负整数进行除法运算时操作不同。取模主要是用于计算机术语中;取余则更多是数学概念。

取模和取余的区别
取余运算 在计算商值时 商值向0方向舍入;靠近0原则
取模运算 在计算商值时 商值向负无穷方向舍入;尽可能让商值小的原则(不超多商值的最大值)
计算步骤
假设有整数a和b,那么取模/取余运算可以分为两步运算:

求整数商:c = a/b;
计算模/余数:r = a - (c*b);
总计算模/余数:a mod b = a - b[a/b] ([a/b]表示整数商)

图解

java 中 % 是取余运算;Python中 % 是取模运算

模的理解
“模”是指一个计量系统的计数范围;如时钟,12个整点为计算范围,则模为12;计算机也是一个计量机器,模为32位或者64位;

32位计算机正常理解 在模 范围内能表达的 有 [0, 2³²-1];那么负数该怎么表达呢,所以出现了补码;也就是 正数 + 负数 正好达到模的溢出阀值2³²;所以在计算机中负数是用补码方式表达的原因;

关于补码的例子:在12模的时钟中;假设当前时针指向10点,而准确时间是6点,调整时间可有以下两种拨法

倒拨4小时,即:10-4=6 (10-4) mod 12 = 6
顺拨8小时:10+8=12+6=6 (10+8)mod 12 = 6
在以12模的系统中,加8和减4效果是一样的;因此凡是减4运算,都可以用加8来代替。对“模”而言,8和4互为补数。实际上以12模的系统中11和1、10和2、9和3、7和5、6和6都有这个特性;共同的特点是两者相加等于模

“取模”实质上是计量器产生“溢出”的量,它的值在计量器上表示不出来,计量器上只能表示出模的余数(取模);任何有模的计量器,均可化为加减法运算

5 mod 3 = 2 例子中;模 为 3;2 为取模的值

计算机中取模应用思想
取模的本质是:取模的值,必定会模的范围内;所以,计算机领域引用该特性,使元素路由算法不超出边界,并有规则存放。

首先确定模(范围);元素取模,使元素有规则的落入模的范围内容器中

如:hashMap、数据库分表、分布式节点路由算法等

参考文档:<原码, 反码, 补码 详解>

Last modification:October 9th, 2022 at 09:31 pm
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