Im Hexadezimalsystem oder Sedezimalsystem werden Zahlen in einem Stellenwertsystem zur Basis 16 dargestellt. „Hexadezimal“ (von griech. hexa „sechs“ und lat. decem „zehn“) ist ein lateinisch-griechisches Mischwort; korrekt ist die Übersetzung „Sedezimal“ (von lat. sēdecim „sechzehn“).

In der Datenverarbeitung wird das Hexadezimalsystem sehr oft verwendet, da es sich hierbei letztlich um eine komfortablere Verwaltung des Binärsystems handelt. Die Datenwörter bestehen in der Informatik meist aus Oktetten, die statt als achtstellige Binärzahlen auch als nur zweistellige Hexadezimalzahlen dargestellt werden können. Im Gegensatz zum Dezimalsystem eignet sich das Hexadezimalsystem mit seiner Basis als vierte Zweierpotenz (16 = 2⁴) zur einfacheren Notation der Binärzahlen, da stets eine feste Anzahl Zeichen zur Wiedergabe des Datenwortes benötigt wird. Ein Nibble kann exakt mit einer hexadezimalen Ziffer und ein Byte mit zwei hexadezimalen Ziffern dargestellt werden.

In den 1960er und 1970er Jahren wurde in der Informatik häufig auch das Oktalsystem mit seiner Basis als dritte Zweierpotenz (8 = 2³) verwendet, da es mit den üblichen Ziffern von 0 bis 7 auskommt. Es findet aber heute seltener Anwendung, beispielsweise zur Darstellung von Zeichen in der Programmiersprache C. Auch gibt es noch weitere Zahlensysteme mit verschiedenen Basiswerten.

Menschen sind es gewohnt, im Dezimalsystem zu rechnen. Das indo-arabische Zahlensystem verwendet zehn Symbole zur Notation der Ziffern (0 bis 9). Das Hexadezimalsystem enthält dagegen sechzehn Ziffern. Seit Mitte der 1950er Jahre werden zur Darstellung der sechs zusätzlichen Ziffern die Buchstaben A bis F oder a bis f als Zahlzeichen verwendet. Dies geht auf die damalige Praxis der IBM-Informatiker zurück.

Bei hexadezimal handelt es sich um eine Mischung eines griechischen und eines lateinischen Wortpartikels. Zwar könnte die 16 ohne Rückgriff auf die jeweils andere Sprache ausgedrückt werden (sedezimal von lat. sedecim bzw. hexadekadisch vom Griechischen), diese Bezeichnungen haben jedoch keine Verbreitung gefunden.

Hexadezimal ist vom Wort hexagesimal zu unterscheiden, das synonym zu sexagesimal ist und das Zahlensystem zur Basis 60 bezeichnet.

Um hexadezimale von dezimalen Zahlen unterscheiden zu können, existieren mehrere Schreibweisen. Üblicherweise werden hexadezimale Zahlen mit einem Index oder Präfix versehen.

Verbreitete Schreibweisen sind: 72₁₆, 72_hex, 72h, 72H, 72_H, 0x72, $72, "72 und X'72', wobei das Präfix 0x und das Suffix h insbesondere in der Programmierung und technischen Informatik Verwendung finden. Das Anhängen eines h an die Hex-Zahl ist auch als Intel-Konvention geläufig. Die Schreibweise mit dem Dollar-Präfix ist in Assemblersprachen bestimmter Prozessorfamilien üblich, insbesondere bei Motorola, zum Beispiel beim Motorola 68xx und 68xxx, aber auch beim MOS 65xx; die Schreibweise X'72' ist in der Welt der IBM-Großrechner üblich, wie in REXX.

Der Übersicht dienende Trennpunkte können bei Hexadezimalzahlen alle vier Stellen gesetzt werden, trennen also Gruppen von jeweils sechzehn Bit. Die Bedeutung der 1.0000₁₆ = 65.536₁₀ unter den hexadezimalen Zahlen entspricht also jener der 1.000₁₀ unter den dezimalen Zahlen.

Zum Vergleich ein voller Vierundsechzig-Bit-Bus mit und ohne Trennpunkte: FFFF.FFFF.FFFF.FFFF und FFFFFFFFFFFFFFFF

Dezimale Zahlen werden, wo sie nicht der zu erwartende Normalfall sind, indiziert: 114₁₀

Gezählt wird wie folgt:

Für die hexadezimalen Ziffern und Zahlen sind keine eigenständigen Namen gebräuchlich. Hexadezimalzahlen werden daher meist Ziffer für Ziffer gelesen.

Beispiele:

• 0x10 sprich: „eins-null“ (nicht: „zehn“), oder mit Kontext „hex eins-null“
• 0x1E sprich: „eins-E“,
• 0xF112 sprich: „F-eins-eins-zwei“.

Beispiel: 2 · 5 = A

Von der Spalte mit dem Wert 2 vertikal hinunter gehen bis Schnittpunkt der Zeile mit Wert 5 → Ergebnis: A

Da das Hexadezimalsystem ein Stellenwertsystem ist, haben die Stellen nach dem Komma (das auch hier manchmal als Punkt geschrieben wird) den Stellenwert ${\displaystyle 1 \over B^{n}}$, wobei ${\displaystyle B}$ die dezimale Basis 16 und ${\displaystyle n}$ die Position der jeweiligen Nachkommastelle ist. Die erste Nachkommastelle (${\displaystyle n=1}$) hat damit den Stellenwert ${\displaystyle {1 \over 16^{1}}={1 \over 16}}$, die zweite Nachkommastelle (${\displaystyle n=2}$) hat den Stellenwert ${\displaystyle {1 \over 16^{2}}={1 \over 256}}$, die dritte Nachkommastelle (${\displaystyle n=3}$) hat den Wert ${\displaystyle {1 \over 16^{3}}={1 \over 4096}}$ und so weiter.

Da die Zahl 16 nur über den einzigen Primfaktor 2 verfügt, ergibt sich bei allen gekürzten Brüchen, deren Nenner keine Zweierpotenz ist, eine periodische Kommadarstellung im Hexadezimalsystem:

${\displaystyle 1 \over 1}$ = 1	${\displaystyle 1 \over 5}$ = 0,316	${\displaystyle 1 \over 9}$ = 0,1C716	${\displaystyle 1 \over \mathrm {D} _{16}}$ = 0,13B16
${\displaystyle 1 \over 2}$ = 0,816	${\displaystyle 1 \over 6}$ = 0,2A16	${\displaystyle 1 \over \mathrm {A} _{16}}$ = 0,1916	${\displaystyle 1 \over \mathrm {E} _{16}}$ = 0,124916
${\displaystyle 1 \over 3}$ = 0,516	${\displaystyle 1 \over 7}$ = 0,24916	${\displaystyle 1 \over \mathrm {B} _{16}}$ = 0,1745D16	${\displaystyle 1 \over \mathrm {F} _{16}}$ = 0,116
${\displaystyle 1 \over 4}$ = 0,416	${\displaystyle 1 \over 8}$ = 0,216	${\displaystyle 1 \over \mathrm {C} _{16}}$ = 0,1516	${\displaystyle 1 \over 10_{16}}$ = 0,116

Negative Zahlen lassen sich ebenfalls darstellen. Dazu wird in den meisten Fällen die Zweierkomplement-Darstellung verwendet. Durch ihre Auslegung braucht an den Mechanismen für Rechnungen in den Grundrechenarten keine Änderung vorgenommen zu werden.

Das Hexadezimalsystem eignet sich sehr gut, um Folgen von Bits (verwendet in der Digitaltechnik) darzustellen. Vier Stellen einer Bitfolge (ein Nibble) werden wie eine Dualzahl interpretiert und entsprechen so einer Ziffer des Hexadezimalsystems, da 16 die vierte Potenz von 2 ist. Die Hexadezimaldarstellung der Bitfolgen ist leichter zu lesen und schneller zu schreiben:

Der Punkt dient bei dieser Darstellung lediglich der Zifferngruppierung.

Software stellt daher Maschinensprache oft auf diese Weise dar.

Seitdem die Bailey-Borwein-Plouffe-Formel zur Berechnung von π im Jahr 1995 entwickelt wurde, ist das Hexadezimalsystem auch jenseits der Informatik von Bedeutung. Diese Summenformel kann jede beliebige Hexadezimalstelle von π berechnen, ohne die vorhergehenden Stellen dafür zu benötigen.

Viele Taschenrechner, aber auch die genauso genannten Hilfsprogramme auf Personal Computern, bieten Umrechnungen zum Zahlbasiswechsel an. Insbesondere rechnen die Windows- und macOS-Programme „Rechner“ Binär-, Hexadezimal- und Oktalzahlen in Dezimale und zurück, wenn man unter „Ansicht“ (Windows) bzw. „Darstellung“ (macOS) den Menüpunkt „Programmierer“ auswählt. In vielen Linux-Distributionen ist ein Taschenrechner-Hilfsprogramm vorinstalliert, das eine solche „Programmierer-Option“ beinhaltet, oder man kann in der Kommandozeile die Anweisung printf (als eingebauten bash-Befehl oder gesondertes Hilfsprogramm) dafür benutzen.

Eine Möglichkeit, eine Zahl des Dezimalsystems in eine Zahl des Hexadezimalsystems umzurechnen, ist die Betrachtung der Divisionsreste, die entstehen, wenn die Zahl durch die Basis 16 geteilt wird, die Methode wird daher auch Divisionsverfahren oder Restwertverfahren genannt.

Im Beispiel der 1278₁₀ sähe das so aus:

1278 : 16 = 79 Rest: 14 (= E) (Nr:1278-(79*16)=14)
  79 : 16 =  4 Rest: 15 (= F) (Nr:79-(4*16)=15)
   4 : 16 =  0 Rest:  4       (Nr:4-(0*16)=4)

Die Hexadezimalzahl wird von unten nach oben gelesen und ergibt somit 4FE.

Um eine Hexadezimalzahl in eine Dezimalzahl umzuwandeln, muss man die einzelnen Ziffern mit der jeweiligen Potenz der Basis multiplizieren. Der Exponent der Basis entspricht der Stelle der Ziffer, wobei der Zahl vor dem Komma eine Null zugeordnet wird. Dazu muss man allerdings noch die Ziffern A, B, C, D, E, F in die entsprechenden Dezimalzahlen 10, 11, 12, 13, 14, 15 umwandeln.

Beispiel für 4FE₁₆:

${\displaystyle [4FE]_{16}=4\cdot 16^{2}+15\cdot 16^{1}+14\cdot 16^{0}=[1278]_{10}}$

Um Zahlen zwischen dem vor allem früher in der Informatik verbreiteten Oktalsystem und dem heute gebräuchlichen Hexadezimalsystem umzuwandeln, ist der Zwischenschritt über das Binärsystem zweckmäßig. Dies gelingt recht einfach, da sowohl die Basis 8, als auch die Basis 16 Zweierpotenzen sind.

• Die Hexadezimalzahl wird nach obiger Tabelle in eine Folge von Binärziffern umgewandelt.
• Die Vierergruppen werden in Dreiergruppen umgewandelt.
• Anschließend wird die Binärfolge in eine Oktalfolge übersetzt.

Beispiel für 8D53₁₆:

${\displaystyle [8D53]_{16}=1000.1101.0101.0011_{2}=1'000'110'101'010'011_{2}=106523_{8}}$

Genauso einfach erfolgt die Umwandlung von oktal nach hexadezimal, nur dass hier der Weg

Oktalfolge → Binärfolge in Dreiergruppen → Binärfolge in Vierergruppen → Hexadezimalfolge

gegangen wird.

Formuliert im Dezimalsystem:

${\displaystyle h_{m}h_{m-1}\cdots h_{0},h_{-1}h_{-2}\cdots h_{-n}=\sum _{i=-n}^{m}h_{i}\cdot {(16_{10})}^{i}\qquad m,n\in \mathbb {N} \quad h_{i}\in \{0;1;\cdots ;15\}}$

Formuliert im Hexadezimalsystem:

${\displaystyle h_{m}h_{m-1}\cdots h_{0},h_{-1}h_{-2}\cdots h_{-n}=\sum _{i=-n}^{m}h_{i}\cdot {(10_{16})}^{i}\qquad m,n\in \mathbb {N} \quad h_{i}\in \{0;1;\cdots ;9;A;\cdots ;F\}}$

Wie auch das altbabylonische Sexagesimalsystem lässt sich auch das Hexadezimalsystem mit den Fingern abzählen. Mithilfe der folgenden Technik wird mit beiden Händen zusammen ein Byte dargestellt. Jede Hand repräsentiert dabei ein Nibble. Dessen oberes Crumb (Hälfte des Nibbles) zeigt sich am benutzten Finger, sein unteres Crumb dagegen am bezeigten Gelenk bzw. der Fingerspitze. Ein Bitflip ist durch Punktspiegelung der Daumenposition am Mittelpunkt der Fingerfläche herbeiführbar.

Benutzt man, wie schon die alten Babylonier, den Daumen als Zeiger, legt ihn an die Spitze des Zeigefingers wie beim OK-Zeichen der Taucher und definiert dieses Zeichen als die Null, lässt sich am oberen Gelenk des Zeigefingers die Eins festlegen, gefolgt von der Zwei am mittleren und schließlich der Drei am unteren Gelenk. Genauso fortgesetzt über die Vier an der Spitze des Mittelfingers, der Acht an der Spitze des Ringfingers und der Zwölf an der des kleinen. Damit lässt sich dann bis 15 = F₁₆ zählen, wenn der Daumen das untere Gelenk des kleinen Fingers erreicht hat, da wo er angewachsen ist.

Die beiden Crumbs des Nibbles werden dabei orthogonal auf der Hand abgebildet, sodass die unteren beiden Bits an der Höhe des Daumens am jeweiligen Finger und die beiden oberen am benutzen Finger abgelesen werden können. Das heißt, sowohl ein Daumen an der Fingerspitze, als auch am Zeigefinger steht für 00₂ im jeweiligen Crumb. Das obere Gelenk sowie der Mittelfinger stehen für 01₂, das mittlere Gelenk und der Ringfinger für 10₂ und das untere Gelenk und der kleine Finger bedeuten 11₂. Somit müssen sich nur noch vier Kombinationen gemerkt werden, um mit der Hand zwischen Hexadezimal- und Binärsystem zu konvertieren, anstelle von 16.

Ein Bitflip ist durch Punktspiegelung der Position des Daumens am Schnittpunkt der gedachten Achsen zwischen Ring- und Mittelfinger sowie der oberen und mittleren Gelenkreihe einfach zu erzielen. Ein Beispiel ist am Ende der folgenden Tabelle gegeben.

Zählt man nun auf der linken Hand mit dem oben beschriebenen Verfahren, wie oft man auf der rechten Hand bis F₁₆ gezählt hat, so lässt sich mit zwei Händen ein Byte darstellen. Da an jedem Finger vier Elemente gezählt werden, ergibt sich, dass an den Fingerspitzen Vielfache von Vier auftreten. Dies bedeutet, dass, wenn die Daumen der jeweiligen Hände an der jeweiligen Zeigefingerspitze bei Null zu zählen beginnen, der Wert sich an den Fingerspitzen der rechten Hand um vier, wohingegen bei der linken um jeweils 40₁₆ bzw. 64, erhöht. Rückt man an der linken Hand nur um ein Fingerglied vor oder zurück, so ändert sich der dargestellte Wert um 10₁₆ bzw. 16.

Die traditionellen chinesischen Maßeinheiten basierten auf dem Zahlensystem zur Basis 16. Zum Beispiel entsprach ein jīn (斤) im alten System sechzehn Liáng (Tael). Das Suanpan (chinesischer Abakus) konnte verwendet werden, um hexadezimale Berechnungen wie Additionen und Subtraktionen durchzuführen.^[1] Wie beim Duodezimalsystem hat es gelegentlich Versuche gegeben, Hex als bevorzugtes Zahlensystem zu fördern. Diese Versuche schlagen oft eine spezielle Aussprache und Symbole für die einzelnen Ziffern vor.^[2] Einige Vorschläge vereinheitlichen Standardmaße so, dass sie Vielfache von 16 sind.^[3][4]

Ein früher solcher Vorschlag wurde von John W. Nystrom in Project of a New System of Arithmetic, Weight, Measure and Coins: Proposed to be called the Tonal System, with Sixteen to the Base, veröffentlicht im Jahr 1862, vorgebracht.^[5]

Nystrom schlug unter anderem die hexadezimale Zeit vor, die einen Tag in 16 Teile unterteilt, sodass es 16 „Stunden“ (oder „10 tims“, ausgesprochen tontim) in einem Tag gibt.^[6]

Das Wort Hexadezimal ist erstmals im Jahr 1952 belegt. Es ist makkaronisch in dem Sinne, dass es das griechische ἕξ (hex) „sechs“ mit dem latinisierten Suffix „dezimal“ kombiniert. Die rein lateinische Alternative „sexadezimal“ (vgl. das Wort sexagesimal für Basis 60) ist älter und findet zumindest gelegentlich seit dem späten 19. Jahrhundert Verwendung. Es wurde noch in den 1950er-Jahren in Bendix-Dokumentationen verwendet. Schwartzman (1994) argumentiert, dass die Verwendung von sexadecimal möglicherweise vermieden wurde, weil die Abkürzung „sex“ anstößig wirkte.^[7]

Viele westliche Sprachen haben seit den 1960er-Jahren Begriffe übernommen, die in ihrer Bildung dem Wort hexadecimal entsprechen (z. B. Französisch hexadécimal, Italienisch esadecimale, Rumänisch hexazecimal, Serbisch хексадецимални usw.). Andere hingegen haben Ausdrücke eingeführt, die einheimische Wörter für „sechzehn“ verwenden (z. B. Griechisch δεκαεξαδικός, Isländisch sextándakerfi, Russisch шестнадцатеричной usw.).

Terminologie und Notation wurden erst Ende der 1960er-Jahre festgelegt. 1969 argumentierte Donald Knuth, dass der etymologisch korrekte Begriff senidenär oder möglicherweise sedenär lauten würde – ein aus dem Lateinischen abgeleiteter Ausdruck, der „in 16er-Gruppen“ bedeuten soll und nach dem Muster von binär, ternär, quaternär usw. gebildet ist. Nach Knuths Argumentation wären die korrekten Begriffe für das Dezimal- bzw. Oktalsystem entsprechend denär und oktonär. Alfred B. Taylor verwendete den Begriff senidenär in seinen Arbeiten zu alternativen Zahlensystemen Mitte des 19. Jahrhunderts, obwohl er das Stellenwertsystem zur Basis 16 ablehnte, da es eine „unangenehme Anzahl von Ziffern“ habe.^[8]

Die heute gebräuchliche Notation mit den Buchstaben A bis F setzte sich ab 1966 als De-facto-Standard durch, im Zuge der Veröffentlichung des Fortran-IV-Handbuchs für das IBM System/360, das – anders als frühere Varianten von Fortran – einen Standard für die Eingabe von Hexadezimalzahlen anerkennt.^[9] Wie oben erwähnt, wurden alternative Notationen von NEC (1960) und dem Pacific Data Systems 1020 (1964) verwendet. Der von IBM übernommene Standard scheint sich bis 1968 weitgehend durchgesetzt zu haben, als Bruce Alan Martin in seinem Brief an den Herausgeber des CACM darüber klagt, dass

Martins Argument war, dass die Verwendung der Ziffern 0 bis 9 in nichtdezimalen Zahlen „uns ein Stellenwertsystem zur Basis zehn nahelegt“: „Warum nicht völlig neue Symbole (und Namen) für die sieben oder fünfzehn von null verschiedenen Ziffern im Oktal- oder Hexadezimalsystem verwenden? Selbst die Verwendung der Buchstaben A bis P wäre eine Verbesserung, aber völlig neue Symbole könnten die binäre Natur des Systems widerspiegeln.“^[10]

Er argumentierte außerdem, dass „die Wiederverwendung von alphabetischen Buchstaben als Zahlzeichen einen gewaltigen Rückschritt gegenüber der Erfindung von eigenen, nicht-alphabetischen Symbolen für Ziffern vor sechzehn Jahrhunderten“ (wie die Brahmi-Ziffern und später im hindu-arabischen Zahlensystem) darstellt, und dass die jüngsten ASCII-Standards (ASA X3.4-1963 und USAS X3.4-1968) „sechs Tabellenpositionen nach den zehn Dezimalziffern hätten freihalten sollen – anstatt diese unnötigerweise mit Satzzeichen“ („:;<=>?“) zu füllen, die auch anderswo unter den 128 verfügbaren Positionen hätten untergebracht werden können.

• Hexadezimale Farbdefinition – die Darstellung einer Farbe mit hexadezimaler Kodierung des Rot-, Grün- und Blauwertes
• Hex-Editor – ein Editor, um beliebige Dateien, die als Folge von Hexadezimalzahlen dargestellt werden, zu bearbeiten
• Hexadezimalzeit – ein 1863 vorgeschlagenes Uhrzeitformat, das sich nicht durchgesetzt hat
• Hexspeak – spezielle Begriffe, die sich durch Ziffern und die Buchstaben A–F darstellen lassen

Wiktionary: Hexadezimalsystem – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Online-Umrechner für verschiedene Zahlensysteme
• Zahlensysteme im Vergleich
• Historischer mechanischer Taschenrechner für das Hexadezimalsystem auf einestages

1. ↑ 算盤 Hexadecimal Addition & Subtraction on a Chinese Abacus (Memento vom 6. Juli 2019 im Internet Archive)
2. ↑ Base 4^2 Hexadecimal Symbol Proposal (Memento vom 20. Oktober 2021 im Internet Archive)
3. ↑ Intuitor Hex Headquarters (Memento vom 4. September 2010 im Internet Archive)
4. ↑ Ricardo Cancho Niemietz: A proposal for addition of the six Hexadecimal digits (A-F) to Unicode. ISO/IEC JTC1/SC2/WG2, 21. Oktober 2003, abgerufen am 25. Juni 2024 (englisch). 
5. ↑ John William Nystrom: Project of a New System of Arithmetic, Weight, Measure and Coins: Proposed to be called the Tonal System, with Sixteen to the Base. Lippincott, Philadelphia 1862. 
6. ↑ Nystrom (1862), p. 33: "In expressing time, angle of a circle, or points on the compass, the unit tim should be noted as integer, and parts thereof as tonal fractions, as 5·86 tims is five times and metonby [*"sutim and metonby" John Nystrom accidentally gives part of the number in decimal names; in Nystrom's pronunciation scheme, 5=su, 8=me, 6=by, c.f. The Tonal System, a Base 16 System of Counting (Memento vom 19. Mai 2021 im Internet Archive) ]."
7. ↑ Steven Schwartzman: The Words of Mathematics: An etymological dictionary of mathematical terms used in English. The Mathematical Association of America, 1994, ISBN 0-88385-511-9.  s. v. hexadecimal
8. ↑ Alfred B. Taylor: Octonary numeration and its application to a system of weights and measures (Memento vom 24. Juni 2016 im Internet Archive), Proc Amer. Phil. Soc. Vol XXIV , Philadelphia, 1887; pages 296–366. See pages 317 and 322.
9. ↑ IBM System/360 FORTRAN IV Language (Memento vom 19. Mai 2021 im Internet Archive; PDF, 7,82 MB) (1966), p. 13.
10. ↑ Bruce Alan Martin: Letters to the editor: On binary notation. In: Associated Universities Inc. (Hrsg.): Communications of the ACM. Band 11, Nr. 10, Oktober 1968, S. 658.