C#實現十六進位制與十進位制相互轉換以及及不同進位製表示

2022-10-06 14:06:38

前言

在程式中，十六進位制的表示形式通常為字串；而十進位制則為數位整型（本質的記憶體儲存都是01二進位制）。數位的進位製表示一般使用的不多，通常最大的需求是進位制之間的相互轉換。C#中提供了內建的轉換方法，同時，我們也可以依據不同進位制之間的規則自己實現進位制之間的轉換。

C#中數位的進位製表示形式

對於進位制的表示，程式語言基本上都提供了特殊字首表示不同進位制的數位，一般0x/0X表示16進位制、0o/0O表示8進位制、0b/0B表示2進位制，十進位制數位則沒有特殊字首，直接輸入數位即可。

C#中沒有對8進位制數位的直接表示形式。對於這個幾乎用不到的歷史遺留的進位制，程式設計中很少會使用。通常比較常用的是2進位制和16進位制。

比如，下面舉例的不同進位制的數位表示形式：

// 16進位製表示
var hexadecimal = 0xaf2;
Console.WriteLine(hexadecimal); // 2802

// 2進位製表示
var binary = 0b1011110000;
Console.WriteLine(binary);  // 752

// 10進位制
var decimal_ = 910;
Console.WriteLine(decimal_); // 910

十六進位制轉十進位制

十六進位制到十進位制的轉換可以通過下面的步驟實現：

從十六進位制數位的最右側（個位）開始獲取每一位的數位
獲取的數位乘以16^n，n從0開始
將相乘後的結果相加到最終值
以等值的十進位制對應十六進位制，比如 A或a作為10，B或b作為11

程式碼實現十六進位制轉十進位制

下面的程式碼使用上面介紹的演演算法，實現將十六進位制字串轉換為十進位制數位，通過遍歷十六進位制的字元得到最後的值。

使用正則驗證傳入的是否是合格的16進位制字串。

/// <summary>
/// Hex十六進位制數位轉十進位制
/// </summary>
/// <param name="hex"></param>
/// <returns></returns>
public static int HexToDecimal(string hex)
{
   if (!Regex.Match(hex, "^[0-9A-F]$", RegexOptions.IgnoreCase).Success)
   {
       throw new Exception("不是十六進位制數位");
   }

   var decimalValue = 0;

   var hexUp = hex.ToUpper();
   // 從最後一位到第一位迴圈獲取每位的值，並乘以基數的n-1次方
   for (int i = hexUp.Length-1; i >= 0; i--)
   {
       int currV = 0;
       switch (hexUp[i])
       {
           case 'A':
               currV = 10;
               break;
           case 'B':
               currV = 11;
               break;
           case 'C':
               currV = 12;
               break;
           case 'D':
               currV = 13;
               break;
           case 'E':
               currV = 14;
               break;
           case 'F':
               currV = 15;
               break;
           case '0':
               currV = 0;
               break;
           case '1':
               currV = 1;
               break;
           case '2':
               currV = 2;
               break;
           case '3':
               currV = 3;
               break;
           case '4':
               currV = 4;
               break;
           case '5':
               currV = 5;
               break;
           case '6':
               currV = 6;
               break;
           case '7':
               currV = 7;
               break;
           case '8':
               currV = 8;
               break;
           case '9':
               currV = 9;
               break;
           default:
               break;
       }

       for (int n = 0; n < hexUp.Length - 1 -i; n++)
       {
           currV *= 16;
       }
       decimalValue += currV;
   }
   return decimalValue;
}

基本邏輯和介紹的一致。

參考文章中給出了更加清晰的邏輯處理，和介紹的處理演演算法完全邏輯一致，尤其Multiplier的使用，比較巧妙，推薦。程式碼如下：

/// <summary>
/// 另一種16進位制轉10進位制的處理方式，Multiplier參與*16的迴圈很巧妙，對Multiplier的處理很推薦，邏輯統一
/// </summary>
/// <param name="HexaDecimalString"></param>
/// <returns></returns>
public static int HexaToDecimal(string HexaDecimalString)
{
   int Decimal = 0;
   int Multiplier = 1;

   for (int i = HexaDecimalString.Length - 1; i >= 0; i--)
   {
       Decimal += HexaToDecimal(HexaDecimalString[i]) * Multiplier;
       Multiplier *= 16;
   }
   return Decimal;
}

static int HexaToDecimal(char c)
{
   switch (c)
   {
       case '0':
           return 0;
       case '1':
           return 1;
       case '2':
           return 2;
       case '3':
           return 3;
       case '4':
           return 4;
       case '5':
           return 5;
       case '6':
           return 6;
       case '7':
           return 7;
       case '8':
           return 8;
       case '9':
           return 9;
       case 'A':
       case 'a':
           return 10;
       case 'B':
       case 'b':
           return 11;
       case 'C':
       case 'c':
           return 12;
       case 'D':
       case 'd':
           return 13;
       case 'E':
       case 'e':
           return 14;
       case 'F':
       case 'f':
           return 15;
   }
   return -1;
}

C#內建方法16轉10進位制

Convert.ToInt32()

Convert.ToInt32的第二個引數可以指定進位制數，從而轉為32位元的10進位制int整型。

Convert.ToInt32(hexStr,16)

同理，可以根據需要，將2進位制、8進位制的字串轉換為10進位制的int型別。

int.Parse()和int.TryParse

int.Parse(hexStr,System.Globalization.NumberStyles.HexNumber) 第二個引數指定當前為HexNumber數位，實現16轉10進位制。

int.TryParse同理。

十進位制轉十六進位制

程式碼實現十進位制轉十六進位制

實現步驟對應上面16轉10進位制的過程，程式碼如下：

/// <summary>
/// 十進位制數位轉十六進位制
/// </summary>
/// <param name="dec">十進位制數位</param>
/// <param name="lower">16進位制結果是否為小寫，預設false</param>
/// <returns></returns>
public static string DecimalToHex(int dec, bool lower = false)
{
   var hexBuilder = new StringBuilder();
   while (dec != 0)
   {
       var currV = dec % 16;

       char currHex;
       switch (currV)
       {
           case 0:
               currHex = '0';
               break;
           case 1:
               currHex = '1';
               break;
           case 2:
               currHex = '2';
               break;
           case 3:
               currHex = '3';
               break;
           case 4:
               currHex = '4';
               break;
           case 5:
               currHex = '5';
               break;
           case 6:
               currHex = '6';
               break;
           case 7:
               currHex = '7';
               break;
           case 8:
               currHex = '8';
               break;
           case 9:
               currHex = '9';
               break;
           case 10:
               currHex = 'A';
               break;
           case 11:
               currHex = 'B';
               break;
           case 12:
               currHex = 'C';
               break;
           case 13:
               currHex = 'D';
               break;
           case 14:
               currHex = 'E';
               break;
           case 15:
               currHex = 'F';
               break;
           default:
               currHex = '-';
               break;
       }
       // 從個位即最右邊開始往前獲取16進位制值
       hexBuilder.Insert(0, currHex);

       dec /= 16;
   }

   return lower ? hexBuilder.ToString().ToLower() : hexBuilder.ToString();
}

C#內建方法10轉16進位制

Convert.ToString() 轉換數位為不同的進位制

Convert.ToString(dec, 16)的第二個引數可以指定要換為的字串的進位制數。

它轉換的結構是小寫表示的16進位制，且個位數時為單數，即如果是5，其結果為"5"，如果是F，其結果為"F"。

.ToString()方法

dec.ToString("X2") 或 dec.ToString("X") 將整型轉為16進位制。

X2表示個位是兩位的16進位制，比如5表示為"05"，F表示為"0F"。在用Hex格式表示二進位制時很常用，2位16進位制FF正好表示8位元一個位元組。
X表示16進位制格式。

dec.ToString("x2") 或 dec.ToString("x") 中使用小寫x，則轉換為對應的小寫的16進位制字串，比如15轉換為"f"或"0f"。【X對應為大寫】。

string.Format()

與.ToString()方法同樣的格式化要求。

string.Format("{0:X2}", dec) 或 string.Format("{0:X}",dec) 將整型轉為16進位制。

Convert.ToString()實現將數位轉換為特定進位制的字串

將decimal_2分別轉換為16進位制、8進位制、2進位制的字串

var decimal_2 = 15;
Console.WriteLine($"{decimal_2}的16進位製表示{Convert.ToString(decimal_2, 16)}");
Console.WriteLine($"{decimal_2}的8進位製表示{Convert.ToString(decimal_2, 8)}");
Console.WriteLine($"{decimal_2}的2進位製表示{Convert.ToString(decimal_2, 2)}");
// 15的16進位製表示f
// 15的8進位製表示17
// 15的2進位製表示1111

實現進位制轉換的Winform程式

新建一個簡單的Winform專案HEXAndDECInterConvert，表單新增從16進位制的TextBox輸入框轉為10進位制TextBox輸出框、從10進位制的TextBox輸入框轉為16進位制TextBox輸出框。

在輸入框的TextChanged中，分別完成進位制的轉換

hexFromTxt.TextChanged += HexFromTxt_TextChanged;
decFromTxt.TextChanged += DecFromTxt_TextChanged;

// .......

        private void DecFromTxt_TextChanged(object sender, EventArgs e)
        {
            var decStr = decFromTxt.Text.Trim();
            if (!int.TryParse(decStr, out int dec))
            {
                // 不是數位或者不能正確的轉為數位則清空
                decFromTxt.Text =hexToTxt.Text = "";
                return;
            }

            var hex1 = HexDecConvert.DecimalToHex(dec);
            hexToTxt.Text = hex1;

            var tmp = Convert.ToString(dec, 16); // ab..f等為小寫表示
            // X2表示兩位的16進位制，比如5表示為05
            // X表示16進位制格式
            var tmp2 = dec.ToString("X2");
            var tmp3 = string.Format("{0:X2}", dec);

        }

        private void HexFromTxt_TextChanged(object sender, EventArgs e)
        {
            var hex = hexFromTxt.Text.Trim();
            var dec1 = HexDecConvert.HexToDecimal(hex);
            var dec2 = HexDecConvert.HexaToDecimal(hex);
            decToTxt.Text = dec1.ToString();
            decToTxt2.Text = dec2.ToString();

        }

效果如下：