自己实现各种进制相互转换

本文自己实现了2、8、10、16进制数的相互转换。实际中很少用到或者直接用api，所以大神老鸟请绕行。

有兴趣的朋友也可以自己先写写，当做练习，仅此而已。

ok, 直接进入主题。先说一下各进制转换的算法(百度一下也ok的)。

算法：

一、10 进制数是平时所用到的，先从它开始。10进制转换为其它进制的数，用到的是【辗转相除取余法】。简单的说，就是该数一直除以进制数(例如2进制就除以2)，然后取余数，一直到结果为0。依次由下往上取余数就是结果。

例如：5（10进制），转换为2进制，进行上述过程，得到的余数分别是：1、0、1, 那么结果就是：101(二进制)。对于 8和16进制，也是同样的过程。需要注意的是，对于16进制，10-15 分别表示为：A-E。

二、非10进制转换为10进制数。用到的是【位乘法】(名称是乱起的，只是为了与除法相对)。简单的说，公式就是：i * base^(j-1)，i: 第j位上的数， base:进制 j: 第j位。例如：101（2进制），运用公式后就是：1 * 2^2 + 0 * 2^1 + 1 * 2^0 = 5(十进制)。

三、其它进制的相互转换。既然有了10进制这个“中间人”，其它的转换只要通过这个中间人就可以了。实际上转换的过程也很简单，例如8进制转2进制，就是“一分为三”；16进制转2进制，就是“一分为四”；相反的过程就是“三位合一”、“四位合一”。

需要注意的是：上述计算过程都是针对整数部分，如果是小数部分，计算就不一样了。

现在我们来看看小数部分的计算。

对于一、小数部分的计算是：小数部分 * base 取整数，小数部分再继续 * base，再得到整数... 一直到小数部分为0。例如10进制数:0.5，转为8进制是：

0.5 * 8 = 4.0 ; 也就是：4。

对于二、小数部分的计算是：i * base^(-j)。 例如2进制数，0.11，小数部分的计算是：1 * 2^(-1) + 1 * 2^(-2)。

so,上面就是基本的转换过程，文字表达起来肯定没那么清晰，有兴趣的朋友可以百度，图文并茂，更好理解。

实现：

我们先来看一下利用.net提供的功能是如何实现的，很简单，就2行代码，如下：

static string SystemConvertUseAPI(string value, int from, int to)
{
int temp = Convert.ToInt32(value, from);
return Convert.ToString(temp, to);
}

不过Convert自带的转换有一个缺点，就是无法计算小数和负数，.net3.5 下测试的，不知道高版本的可不可以。

下面是我自己的实现过程，(核心部分就是与10进制的相互转换)，如下：

public static class SystemConvert
{
public static string ConvertValue(string value, int from, int to)
{
EnsureArguments(value, from, to);
char c = value[0];
string[] values = GetValues(value);
string result = string.Empty;
if (from == 10)
result = TenToOthers(values, to);
else if (to == 10)
result = OthersToTen(values, from);
else
result = OthersToOthers(values, from, to);

return c == '-' ? c.ToString() + result : result;
}

/// <summary>
/// 检查参数
/// </summary>
/// <param name="value"></param>
/// <param name="from"></param>
/// <param name="to"></param>
private static void EnsureArguments(string value, int from, int to)
{
if (value == null || value.Trim() == string.Empty)
throw new ArgumentNullException("value");
if (!(from == 10 || from == 2 || from == 8 || from == 16))
throw new ArgumentException("from 指定的基数不正确！");
if (!(to == 10 || to == 2 || to == 8 || to == 16))
throw new ArgumentException("to 指定的基数不正确！");

string pattern = string.Empty;
Regex regex = null;
if (from == 2)
pattern = @"^(\-|\+?)[01]+(.{0,1}[01]+)?$";
else if (from == 8)
pattern = @"^(\-|\+?)[01234567]+(.{0,1}[01234567]+)?$";
else if (from == 10)
pattern = @"^(\-|\+?)[0123456789]+(.{0,1}[0123456789]+)?$";
else
pattern = @"^(\-|\+?)[0123456789|abcdef|ABCDEF]+(.{0,1}[0123456789|abcdef|ABCDEF]+)?$";

regex = new Regex(pattern);
if (!regex.IsMatch(value))
throw new ArgumentException("源字符串不符合" + from.ToString() + "进制规范");
}

/// <summary>
/// 拆分字符串
/// </summary>
/// <param name="value"></param>
/// <returns></returns>
private static string[] GetValues(string value)
{
value = value.Trim(new char[] { '+', '-', '0', '.' });
return value.Split(new char[] { '.' });
}

private static int Format16Char2Number(string c)
{
switch (c.ToUpper())
{
case "A":
return 10;
case "B":
return 11;
case "C":
return 12;
case "D":
return 13;
case "E":
return 14;
case "F":
return 15;
default:
return Convert.ToInt32(c);
}
}

private static string Format16Number2Char(int number)
{
switch (number)
{
case 10:
return "A";
case 11:
return "B";
case 12:
return "C";
case 13:
return "D";
case 14:
return "E";
case 15:
return "F";
default:
return number.ToString();
}
}

/// <summary>
/// 其它进制转换为10进制(位乘法)
/// </summary>
/// <param name="value"></param>
/// <param name="from"></param>
/// <returns></returns>
private static string OthersToTen(string[] values, int from)
{
string result = string.Empty;
string integer = values[0];
string temp = string.Empty;
int integerCurrent = 0;
int integerResult = 0;
int index = integer.Length - 1;
bool is16 = from == 16;
foreach (var c in integer)
{
temp = c.ToString();
integerCurrent = is16 ? Format16Char2Number(temp) : Convert.ToInt32(temp);
integerResult += integerCurrent * (int)Math.Pow((double)from, (double)index);
index--;
}

if (values.Length <= 1)
{
return integerResult.ToString();
}
else
{
string decimaler = values[1];
double decimalerCurrent = 0.0;
double decimalerResult = 0.0;
index = -1;
foreach (var c in decimaler)
{
temp = c.ToString();
decimalerCurrent = is16 ? Format16Char2Number(temp) : Convert.ToDouble(temp);
decimalerResult += decimalerCurrent * Math.Pow((from), (double)index);
index--;
}
return (integerResult + decimalerResult).ToString();
}
}

/// <summary>
/// 10进制转换为其它进制（辗转相除法)
/// </summary>
/// <param name="values"></param>
/// <param name="to"></param>
/// <returns></returns>
private static string TenToOthers(string[] values, int to)
{
int integerCurrent = Convert.ToInt32(values[0]);
int remainder = 1;
bool is16 = to == 16;
string integerResult = string.Empty;
while (integerCurrent > 0)
{
remainder = integerCurrent % to;
integerResult = (is16 ? Format16Number2Char(remainder) : remainder.ToString()) + integerResult;
integerCurrent = integerCurrent / to;
}
if (values.Length <= 1)
{
return integerResult;
}
else
{
double decimalerCurrent = Convert.ToInt32(values[1]) / Math.Pow(10.0, (double)values[1].Length);
int decimalerInt = 0;
double decimalerDec = decimalerCurrent;
string decimalerResult = string.Empty;
string[] strArr;
while (decimalerDec != 0)
{
decimalerCurrent = decimalerDec * to;
//拆分double,得到整数和小数部分
strArr = decimalerCurrent.ToString().Split(new char[] { '.' });
decimalerInt = Convert.ToInt32(strArr[0]);
if (strArr.Length > 1)
decimalerDec = Convert.ToDouble(strArr[1]) / (Math.Pow(10.0, (double)strArr[1].Length));
else
decimalerDec = 0;
decimalerResult += is16 ? Format16Number2Char(decimalerInt) : decimalerInt.ToString();
//这里默认精确到32位，可以加个参数指定
if (decimalerResult.Length > 32)
break;
}
return integerResult + "." + decimalerResult;
}
}

/// <summary>
/// 其它进制互转。以10进制为中间值即可
/// </summary>
/// <param name="values"></param>
/// <param name="from"></param>
/// <param name="to"></param>
/// <returns></returns>
private static string OthersToOthers(string[] values, int from, int to)
{
string to10 = OthersToTen(values, from);
values = to10.Split(new char[] { '.' });
return TenToOthers(values, to);
}
}

顺带一句，【程序设计】，个人觉得最重要的是“设计”二字。在写代码前，我们需要理清逻辑，想好实现的过程；当设计好了，代码写起来会更快、bug 也会更少，测试起来也更容易。所以，碰到一个问题或需求，切记不要马上就敲代码。