在计算机科学领域中，原码、反码和补码是计算机内部处理数字和符号的基础方式。它们各自有着独特的特性和应用场景。
一、基本定义：
原码：最高位表示正负（0代表正数，1代表负数），其余位表示数值的绝对值。例如，+5（8位）表示为`00000101`，而-5（8位）表示为`10000101`。但原码存在一个问题，那就是存在正零（`00000000`）和负零（`10000000`），并且在减法运算中需要额外处理符号位。
反码：对于正数，其反码与原码相同；而对于负数，符号位不变，数值位取反。例如，-5（8位）的反码为`11111010`。反码虽然初步解决了原码的一些运算问题，但仍然存在问题，如仍然存在+0（`00000000`）和-0（`11111111`），并且硬件实现相对复杂。
补码：正数的补码与其原码相同；而负数的补码则是在其反码的基础上加1。例如，-5（8位）的补码为`11111011`。补码的优势在于它统一了加减法的运算，消除了双零问题，并且对于硬件实现非常友好。
二、转换规则：
从原码到反码，正数保持不变，负数则需要将符号位保持不变，数值位取反。从反码到补码，正数仍然保持不变，而负数则需要在反码的基础上加1。而从补码恢复到原码，则需要保持符号位不变，数值位取反后加1。
三、核心差异与优缺点：
原码直观易懂，但减法运算复杂并存在双零问题。反码初步解决了原码的运算问题，但仍然存在双零问题并且硬件实现复杂。而补码则统一了加减法的运算，消除了双零问题，并且对于硬件非常友好。对于负数，补码的转换需要多一步操作。
四、应用场景：
原码主要应用在一些早期的计算机中，如IBM 701，但现代计算机中已经被淘汰。反码曾经在一些机型如PDP-1中短暂应用，但后来被补码所取代。而补码已经成为现代计算机的统一标准，例如在Java的`int`、`long`类型中广泛应用。补码的设计巧妙地将减法转为加法操作，极大降低了硬件复杂度，是计算机存储和运算的核心编码方式。
原码、反码和补码是计算机科学中的基本概念，它们各自有着独特的应用场景和优缺点。从原码到反码再到补码的发展过程，也反映了计算机科学中对于数值编码方式的不断优化和改进的过程。
