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Le système ternaire (ou trinaire) est le système de numération utilisant la base trois. Les chiffres ternaires sont connus[Par qui ?] sous le nom trit (trinary digit), de manière analogue à bit.
Sommaire
Ternaire ou trinaire ?[modifier | modifier le code]
Les expressions « ternaire » et « trinaire » sont toutes deux empruntées au bas latin trinarius « qui contient le nombre trois, ternaire ».
Ternaire est apparu au plus tard au XIVe siècle[1],[2], a été couramment employé jusqu'à notre époque[3],[4],[5],[6] et intégré au Dictionnaire de l'Académie Française en 1718[7].
Trinaire est employé comme synonyme de ternaire depuis au moins 1830[8],[9],[10], ne bénéficie pas d'une aussi large reconnaissance, n'étant présent que dans peu de dictionnaires[11],[12]. Il est également présent avec un usage similaire dans d'autres langues telles que l'anglais avec ternary et trinary[13].
Ces deux termes sont donc acceptables, même si ternaire bénéficie d'une plus grande diffusion.
Comparé à la base 10 et 2[modifier | modifier le code]
| Décimal | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Binaire | 0 | 1 | 10 | 11 | 100 | 101 | 110 | 111 | 1000 | 1001 | 1010 |
| Ternaire | 0 | 1 | 2 | 10 | 11 | 12 | 20 | 21 | 22 | 100 | 101 |
Notation ternaire équilibrée[modifier | modifier le code]
Un système de numération appelé ternaire équilibré (en) utilise des chiffres avec les valeurs -1, 0, et 1. Cette combinaison est particulièrement intéressante pour les relations ordinales entre deux valeurs, où les trois relations possibles sont inférieur à, égal à et supérieur à. Le ternaire équilibré est compté comme suit : (dans cet exemple, le symbole 1 désigne le chiffre -1, mais de manière alternative pour un usage plus facile - peut être utilisé pour désigner -1 et + pour désigner +1.)
| Décimal | -6 | -5 | -4 | -3 | -2 | -1 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ternaire équilibré | 110 | 111 | 11 | 10 | 11 | 1 | 0 | 1 | 11 | 10 | 11 | 111 | 110 |
Le ternaire non-équilibré peut être converti en notation ternaire équilibrée en ajoutant 1111.. avec retenue, puis en soustrayant 1111... sans retenue. Par exemple, 0213 + 1113 = 2023, 2023 - 1113 = 1113(bal) = 710.
Utilisation du ternaire équilibré[modifier | modifier le code]
En électronique[modifier | modifier le code]
Le ternaire équilibré est facilement représenté par les signaux électroniques, comme potentiel pouvant être soit négatif, neutre ou positif. Par conséquent, un fil électrique peut transporter plus d'informations en ternaire (trois états) qu'en binaire (deux états). Ainsi, le système ternaire en électronique permet de réduire le nombre de composants, et donc la consommation électrique. L'avantage peut se calculer avec log(3)/log(2)=~1,5849 bits par trit. Soit environ 60 % d'informations en plus dans un trit que dans un bit, ou plus pragmatiquement environ 40 % de fils électriques en moins (pour la même quantité d'informations).
En 1958 en union soviétique, l'équipe de Nikolay Brusentsov et Sergei Sobolev à l'université d'État de Moscou a développé un Ordinateur ternaire, le Setun, reposant sur l'utilisation de tôles feuilletées miniatures et de diodes utilisables pour créer un système basé sur une logique à trois états. À l'usage, ces éléments se sont révélés plus rapides, plus fiables, plus durables et moins gourmands en énergie que leurs concurrents binaires (du moins avant que l'URSS n'ait accès aux transistors). Le développement du Setun a pris sept ans, et l'ordinateur a été opérationnel sitôt assemblé. Une cinquantaine de machines ont été produites, mais le programme, considéré comme un caprice d'universitaires dans un pays qui a mis du temps à comprendre l'importance de l'informatique, a rapidement été abandonné, au profit d'ordinateurs binaires plus banals[14].
En développement logiciel[modifier | modifier le code]
Les processeurs des ordinateurs effectuent des comparaisons de nombres. Trois cas se présentent : un nombre est supérieur, égal ou inférieur à un autre. Cette comparaison entre deux nombres se réalise en soustrayant ces deux nombres, le résultat étant stocké dans un registre du processeur. Le registre d'état associé indique alors si le résultat est négatif, nul ou positif (le drapeau Zero indique si nul ou pas et le drapeau Sign indique le signe).
Cette capacité ternaire des processeurs est quelquefois exploitée pour réaliser des opérations rapides. Par exemple, prenons le cas d'une fonction retournant un code pouvant prendre trois états différents. De façon académique, cette fonction est implémentée en renvoyant un type énuméré avec trois valeurs possibles. Le code de retour de cette fonction doit donc être comparé à chacune de ces trois valeurs pour réaliser l'opération associée à chaque état. En utilisant cette capacité du processeur, cette fonction peut être implémentée en renvoyant un entier signé. Déterminer le code de retour est alors bien plus rapide car ce sont les drapeaux (bits) du registre d'état qui sont directement vérifiés.
Exemple de fonction en C exploitant la capacité ternaire du processeur à distinguer les nombres négatifs, nuls et positifs.
int fonction ()
{
int code_retour;
// [...] traitement qui change la valeur du 'code_retour'
return code_retour;
}
void utilisateur()
{
int code = fonction ();
if (code == 0) //vérifie le bit 'Zero' du registre d'état
code_nul(); // => opération associée au code nul
else if (code > 0) //vérifie le bit 'Sign' du registre d'état
code_positif(); // => opération associée au code positif
else
code_negatif(); // => opération associée au code négatif
}
En transaction monétaire[modifier | modifier le code]
Un système monétaire utilisant le ternaire équilibré réglerait le problème de l'accumulation de petite monnaie ou au contraire du manque de monnaie. Il faut pour cela frapper des pièces de valeur 1, 3, 9, 27... En exprimant les prix en ternaire standard, on a un moyen de faire l'appoint en n'utilisant au maximum que deux pièces de chaque valeur. Mais si on exprime les prix en ternaire équilibré, alors chaque 1 représente une pièce que le client doit donner au commerçant et chaque -1 une pièce que le commerçant doit lui rendre, la valeur des pièces étant déterminées par la position du chiffre dans le nombre. Par exemple pour payer un prix de 1-10 (soit 6 en décimal), le client donne une pièce de 9 et le commerçant lui rend une pièce de 3. Les 1 et -1 étant également probables, la distribution des pièces reste uniforme. On ne va plus à la banque que pour déposer ou retirer des grandes pièces.
Dans d'autres domaines[modifier | modifier le code]
Le ternaire équilibré possède d'autres applications. Par exemple, une balance classique à deux plateaux, avec un poids pour chaque puissance de 3, peut peser des objets relativement lourds avec précision avec un petit nombre de poids, en déplaçant les poids entre les deux plateaux et la table. Par exemple, avec des poids pour chaque puissance de 3 jusqu’à 81, un objet de 60 g sera pesé parfaitement avec un poids de 81 g sur l'autre plateau, le poids de 27 g dans le premier plateau, le poids de 9 g dans l'autre plateau, le poids de 3 g dans le premier plateau, et le poids de 1 g restant de côté. Ceci est une solution optimale du point de vue du nombre de poids nécessaires pour peser tout objet. 60 = 11110
Addition ternaire[modifier | modifier le code]
Pour faire des additions ternaire il y a plusieurs solutions. La première explique ce que la deuxième sera faite de tête. Cela consiste à faire une conversion en décimal (attention tous les nombres en binaire dans le ternaire sont décimaux).
Exemple :
01010101010101010101+ 11011110101110101011= 12021211111211111112 (résultat décimal ou ternaire)
Les additions ternaires se font par conversion décimale. Exemple :
2102120212+ 1110210212= 3212330424 (conversion décimale) 10220101201 (résultat ternaire)
Dans les additions ternaires, il suffit comme en décimal de mettre une unité au-dessus. Exemples :
- décimal
99999+ 99999= 199998 9+9=18 on pose 8 on retient 1 qui vient s'ajouter aux autres chiffres
- ternaire
2102121+ 2121201= 12001022
0<1<2 2 est supérieur à 1 qui est supérieur à 0 1<2<0 1 est supérieur à 0 qui est supérieur à 2 2<0<1 0 est supérieur à 2 qui est supérieur à 1
3==0 s'il y a un résultat qui est a 3 on pose 0 4==1 si un résultat est a 4 on pose une unité au-dessus 1
if 33 s'il y a un résultat de 33 on pose 1 puis 0 sur le dernier 3 == 10 if 44 s'il y a un résultat de 44 on pose 1 puis 2 sur le dernier 4 == 12
if 333 de suite == 110 if 444 de suite == 112
Exemple :
212110+ 212021= 424131 conversion décimale 1201201 résultat ternaire
Représentation ternaire compacte[modifier | modifier le code]
Le système ternaire est inefficace pour l'usage humain, tout comme le binaire.[réf. nécessaire] Par conséquent, le système nonaire (base 9, chaque chiffre représente deux chiffres de base 3) ou le système septemvigésimal (en) (base 27) (chaque chiffre représente 3 chiffres de base 3) est souvent utilisé, de manière similaire à l'utilisation du système octal et du système hexadécimal à la place du système binaire. Le système ternaire possède aussi l'analogue d'un byte, appelé un tryte.
Notes et références[modifier | modifier le code]
- Introduction d'Astronomie,
- J. Lefevre, La Vieille, , p. 265
- Mersenne, Harmonie universelle, , p. 299
- Lavoisier, Chimie, t. 1, , p. 207
- D'Indy, Composition musicale, t. 1, 1897-1900, p. 41
- Larousse Encyclopédie, Supplément, Larousse,
- « Définition de Ternaire » [archive], sur Centre National de Ressources Textuelles et Lexicales (consulté le 15 mai 2018)
- Legendre, Théorie des nombres, t.1, , p. 361
- P. Leroux, Humanité, , p. 828
- Jacques Bourdin, Les prolongements de la Grammaire Générale en France au XiXe siècle, Presses Universitaires de Franche-Comté, (ISBN 9782848670850), p. 163
- « Définition de TRINAIRE » [archive], sur Centre National de Ressources Textuelles et Lexicales (consulté le 15 mai 2018)
- « Définition pour TRINAIRE adj. » [archive], sur Le Trésor de la Langue (consulté le 15 mai 2018)
- (en) « trinary - Wiktionary » [archive], sur en.wiktionary.org (consulté le 16 mai 2018)
- Andrew Buntine, « The Balanced Ternary Machines of Soviet Russia » [archive], sur dev.to,
Voir aussi[modifier | modifier le code]
Articles connexes[modifier | modifier le code]
- Logique ternaire
- Ordinateur ternaire, dont le Setun (en)
- Système de numération d'Avizienis
- Thomas Fowler (inventeur)
- Ensemble triadique de Cantor
- Courbe de Peano
Liens externes[modifier | modifier le code]
- (en) Development of ternary computers at Moscow State University [archive]
- (en) Third Base [archive], sur le site de American Scientist
- (en) Nikolay Brusentsov - the Creator of the Trinary Computer [archive], au musée virtuel de l'informatique de Kiev
- (en) Balanced Ternary Web Pages [archive] par J. Allwright, université de Westminster
- (en) Ternary Arithmetic [archive] par S. Whealton, sur washingtonart.net
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Ternary numeral system » (voir la liste des auteurs).
