基本情報技術者試験の進数対策! 2進数・16進数の変換と計算まとめ

こんにちは。金澤です。
 
今回は、基本情報技術者試験で出題される「進数」について、基礎から応用までまとめて解説します。進数は「変換」と「計算」の2つをセットで理解することで、一気に得点源になります。

進数とは

進数とは、数値を表現する際に使用する桁の数を示す概念です。私たちが普段使っているのは10進数ですが、コンピュータの世界では2進数や16進数が使われています。基本情報技術者試験では、この進数の理解が頻出であり、特に「変換」と「計算」は得点源となる重要分野です。
 
主に以下の3つを押さえておきましょう。

  • 2進数 :数字は0と1のみ(コンピュータの内部処理で使用)
  • 10進数:数字は0~9(私たちが普段使っている)
  • 16進数:数字は0~9とA~F(0〜15を1桁で表現可能)

 
例えば「15」をそれぞれの進数で表すと以下の通りです。

  • 2進数 :1111
  • 10進数:15
  • 16進数:F

10進数から2進数への変換方法

10進数を2進数に変換する問題は、基本情報技術者試験でも頻出です。ここでは最も基本的な「2で割り続ける方法」を解説します。

変換手順
①数値を2で割り、余りを記録する
②商が0になるまで繰り返す
③余りを逆順に並べる

それでは、10進数の「15」を2進数へ変換してみましょう。

15 ÷ 2 = 7 余り 「1
7 ÷ 2 = 3 余り 「1
3 ÷ 2 = 1 余り 「1
1 ÷ 2 = 0 余り 「1
ここで商が0になったため、計算を終了。

上記の計算で得た余りを逆順にまとめると、「1111」になります。
 
ここまで理解できたら、実際に手を動かしてみましょう。試験では計算スピードも重要になるため、練習は非常に効果的です。

【練習問題】10進数から2進数への変換

「242」を変換してみましょう。先ほど紹介した変換手順で、余りを記録していきます。

242 ÷ 2 = 121 余り 「0
121 ÷ 2 = 60 余り 「1
60 ÷ 2 = 30 余り 「0
30 ÷ 2 = 15 余り 「0
15 ÷ 2 = 7 余り 「1
7 ÷ 2 = 3 余り 「1
3 ÷ 2 = 1 余り 「1
1 ÷ 2 = 0 余り 「1
ここで商が0になったため、計算を終了。

上記の計算で得た余りを逆順にまとめると、「11110010」となります。これで10進数から2進数への変換は完璧ですね!

10進数から16進数への変換方法

変換手順
①数値を16で割り、余りを記録する
②商が0になるまで繰り返す
③余りを逆順に並べる

それでは、10進数の「242」を16進数へ変換してみましょう。

242 ÷ 16 = 15 余り 「2
15 ÷ 16 = 0 余り 「15
ここで商が0になったため、計算終了。

上記の計算で得た余りを逆順にまとめると、「F2」となります。

【練習問題】10進数から16進数への変換

「8556」を変換してみましょう。

8556 ÷ 16 = 534 余り 「12
534 ÷ 16 = 33 余り 「6
33 ÷ 16 = 2 余り 「1
2 ÷ 16 = 0 余り 「2
ここで商が0になったので、計算終了。

上記の計算で得た余りを逆順にまとめると、「216C」となります。

2進数から16進数へ変換方法

変換手順
①4桁ずつ区切る(右から左へ)
②各ブロックを10進数へ変換する
③16進数へ変換する

2進数から16進数に変換する方法はとても簡単ですね。試しに、2進数の「1011010001010010」を16進数に変換してみましょう。

「1011010001010010」を4桁ごとに区切ると、「1011 / 0100 / 0101 / 0010」
区切った4桁を10進数に変換すると、「11 / 4 / 5 / 2
これらの10進数を16進数に変換すると、「B452」となります。

ここが重要:変換ができると計算が楽になる

ここまでで「進数の変換方法」は理解できました。では、この知識がどのように活きるのかを見ていきましょう。
 
進数変換は単体でも出題されますが、実はここからが本番です。進数の計算問題は「変換ができる前提」で出題されることが多いため、この理解がそのまま次のステップに直結します。
 
例えば、2進数や16進数の計算では、途中で10進数に変換して考えることで、ミスを減らすことができます。

進数の加算

基本は10進数と同じですが、繰り上がりの基準が変わります。進数の計算問題は、変換とセットで出題されることが多い分野です。最初は難しく感じますが、ルールはシンプルなので一つずつ確認していきましょう。
 
※8進数や他の進数については、実務や試験において使用頻度が極めて低く、基本情報技術者試験などでも出題例がほとんど見られないため、本稿では扱いません。

2進数の加算

2進数の加算は、通常の加算と似ていますが、計算結果が「2」を超えると繰り上がります。2進数の加算表を確認してみましょう。

結果
0 + 0 0
0 + 1 1
1 + 0 1
1 + 1 0(繰り上がり1)

例題: 1010 + 0111 の計算を一緒に解いてみましょう。

ステップ 説明
1 最下位の桁(0 + 1)は、1 → 繰り上がりなし
2 次の桁(1 + 1)は、2 → 2を2で割ると、0が残り、1が繰り上がります
3 次の桁(0 + 1 + 1)は、2 → 2を2で割ると、0が残り、1が繰り上がります
4 最後の桁(1 + 0 + 1)は、2 → 2を2で割ると、0が残り、1が繰り上がります
5 繰り上がりのみが残ったので、それが最上位の桁(1)になります

結果、答えは「10001」となります。

16進数の加算

16進数の加算も、進数の加算の基本に従いますが、繰り上がりは16になります。また、16進数ではA~Fの文字を数字として扱います(A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15)。
 
例題: 3C + 2F の計算を一緒に解いてみましょう

ステップ 説明
1 C + F = 12 + 15 = 27 → 27 ÷ 16 = 1 余り11(B)→ 繰り上がり1
2 3 + 2 + 繰り上がり1 = 6 → 繰り上がりなし

答えは「6B」となります。

進数の減算

ここまでで加算を理解できたので、次は減算を見ていきましょう。進数の引き算も加算と似ていますが、引くときに繰り下がりが発生します。進数ごとに繰り下がりのルールが異なるため、少し慣れが必要です。

2進数の減算

2進数の減算は、10進数と同様に上の桁から借りてくるという考え方で計算できます。ただし、10進数では1を借りてくると10になりますが、2進数では1を借りてくると2になります。
 
2進数の減算表を確認してみましょう。

結果
0 – 0 0
1 – 0 1
1 – 1 0
0 – 1 1(繰り下がり)

例題: 1001 – 0101 の計算を一緒に解いてみましょう

ステップ 説明
1 最下位の桁(1 – 1)= 0 → 借りる必要なし
2 次の桁(0 – 0)= 0 → 借りる必要なし
3 次の桁(0 – 1)→ 借りて 2 – 1 = 1
4 最後の桁(1 – 0 – 借りた分1)= 0

結果、答えは「0100」になります。

16進数の減算

16進数の減算では、借りる数は16になります。ここでビビッときた方もいると思いますが、n進数の「n」に該当する数字が借りる数となります。
 
例題: 72 – 4F の計算を一緒に解いてみましょう

ステップ 説明
1 2 – F(2 – 15) → 借りて 2 – 15 + 16 = 3
2 7 – 4 – 借りた1 = 2 → 借りる必要なし

結果、答えは「23」となります。

まとめ

進数は「変換」と「計算」をセットで理解することが重要です。特に試験では、単体ではなく組み合わせて出題されるケースも多いため、一連の流れで理解しておくと安定して得点できるようになります。
 
最初は戸惑うかもしれませんが、ルールはシンプルです。繰り返し手を動かして、確実に身につけていきましょう。
 
最後までご覧いただきありがとうございました。
 
 
 
 
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