أساسيات علوم الحاسوب: حزمة المراجعة المكثفة

أوراق القوانين، وأهم خطوات الحل لكل موضوع، و20 مسألة تدريبية، مع الحلول الكاملة في الخلف.

مسائل جديدةالعودة إلى المقرّر

في نافذة الطباعة اختر «حفظ بصيغة PDF» لحفظ نسخة على جهازك.

1القوانين وطرق الحل

أنظمة العد

القيم الموضعية
الثنائي 2k، الثماني 8k، الست عشري 16k
إلى العشري
Σ dk·bk
من العشري
اقسم على الأساس، واقرأ البواقي من الأسفل إلى الأعلى
الست عشري ↔ الثنائي
رقم ست عشري واحد = 4 بتات
المتمم الثنائي
اعكس البتات وأضف 1

المنطق القضوي والبراهين

صفوف جدول الصدق
2ⁿ
الاستلزام
p → q ≡ ¬p ∨ q ≡ ¬q → ¬p
نفي الاستلزام
¬(p → q) ≡ p ∧ ¬q
الشرط الثنائي
p ↔ q ≡ (p → q) ∧ (q → p)
دي مورغان
¬(p ∧ q) ≡ ¬p ∨ ¬q, ¬(p ∨ q) ≡ ¬p ∧ ¬q
قوانين التوزيع
p ∨ (q ∧ r) ≡ (p ∨ q) ∧ (p ∨ r), p ∧ (q ∨ r) ≡ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r)
نفي الكمّمات
¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x), ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)
قاعدة الوضع (modus ponens) وقاعدة الرفع (modus tollens)
p → q, p ⊢ q; p → q, ¬q ⊢ ¬p

الطريقة

  1. عُدّ المتغيرات المختلفة: لجدول الصدق 2ⁿ صفًا، ويبدأ بصف تكون فيه كلها 1.
  2. أعطِ كل صيغة جزئية عمودها الخاص واملأ الأعمدة من الداخل إلى الخارج.
  3. طبّق قاعدة كل رابط: → يساوي 0 فقط في الحالة 1 → 0، و ↔ يساوي 1 عندما يتفق الطرفان.
  4. للتكافؤات قارن العمودين الأخيرين صفًا بصف؛ وللحجة انظر فقط إلى الصفوف التي تكون فيها كل المقدمات 1.
  5. لنفي عبارة مكمَّمة، انقل ¬ إلى الداخل، وبدّل ∀ و ∃، وانفِ الصيغة الداخلية.

المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّابات

البوابات الأساسية
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
القواعد البولية
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
دي مورغان
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
ترتيب خريطة كارنو
00, 01, 11, 10 (Gray code)
مجموعة من 2ᵏ خلية
تفقد k متغيرًا
مضاعِف 4-إلى-1
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
القلّابات
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
العدّادات
n بتّات: 2ⁿ حالة؛ mod-N: أصغر n يحقق 2ⁿ ≥ N؛ fout = fclk/N
العدّاد المتموّج
fmax = 1/(n·tpd)
العدّادان الحلقي وجونسون
n و 2n حالة

الطريقة

  1. لدارة ما، اعمل من المداخل إلى المخرج بوابةً بوابةً واكتب القيمة على كل سلك، أو اكتب تعبيرها واملأ جدول الصدق.
  2. للتبسيط ضع الآحاد (وحالات عدم الاكتراث على شكل X) في خريطة كارنو بصفوف وأعمدة بشيفرة غراي: 00, 01, 11, 10.
  3. غطِّ الآحاد بأقل عدد ممكن وأكبر حجم ممكن من المجموعات ذات 1 أو 2 أو 4 أو 8 أو 16 خلية، مع الالتفاف حول الحواف؛ كل مجموعة حد جداء واحد من المتغيرات التي تبقى ثابتة. جمّع الأصفار للصيغة POS.
  4. للقلّابات والعدّادات اقرأ المداخل عند كل حافة ساعة فعالة، واكتب الحالة بعد كل حافة، وتذكّر أن عدّادًا ذا n بتّات يلتف بعد 2ⁿ حالة.

نظرية الأعداد والحساب المودولي

القسمة مع الباقي
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
إقليدس
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
المضاعف المشترك الأصغر
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
المعكوس
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
التطابق الخطي
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
دالة أويلر φ
φ(n) = n·∏(1 − 1/p), φ(pᵏ) = pᵏ − pᵏ⁻¹
فيرما
aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p)
RSA
n = pq, φ = (p − 1)(q − 1), d = e⁻¹ mod φ, c = mᵉ mod n, m = cᵈ mod n

الطريقة

  1. اختزل كل عدد بالنسبة إلى n أولًا؛ البواقي تقع بين 0 و n − 1.
  2. للقاسم المشترك الأكبر، اقسم مرارًا بخوارزمية إقليدس؛ آخر باقٍ غير صفري هو القاسم المشترك الأكبر.
  3. للمعكوس، نفّذ الخوارزمية الموسّعة واحتفظ بمعامل a؛ أضف n إذا كان سالبًا.
  4. حلّ a·x ≡ b بالضرب في a⁻¹؛ ولدمج تطابقين اكتب x = r₁ + m₁k.
  5. للقوى اكتب الأس بالنظام الثنائي وربّع مرارًا؛ وفي RSA، d = e⁻¹ mod φ(n) مع φ(n) = (p − 1)(q − 1).

نظرية البيانات

مبرهنة المصافحة
Σ deg(v) = 2|E|
البيانات التامة
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
البيان المنتظم
|E| = n·k/2
الشجرة والغابة
|E| = n − 1, |E| = n − c
أوراق الشجرة
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
أويلر
الدارة: كل الدرجات زوجية؛ المسار: درجتان فرديتان بالضبط
دارات هاملتون في Kn
(n − 1)!/2
تحديث ديكسترا
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
المسارات (walks) بطول L
(Mᴸ)ij

الطريقة

  1. اكتب درجة كل رأس؛ مجموع الدرجات يساوي ضعف عدد الحواف.
  2. في أسئلة أويلر، تحقّق من أن البيان متصل وعُدّ الرؤوس ذات الدرجة الفردية.
  3. للأشجار استخدم n − 1 حافة ومبرهنة المصافحة.
  4. في ديكسترا احتفظ بجدول للمسافات المؤقتة وثبّت في كل جولة أصغر رأس غير مثبّت.
  5. لإيجاد شجرة ممتدة دنيا، رتّب الحواف بحسب الوزن وتخطَّ كل حافة تُغلق دورة (كروسكال)، أو أنمِ شجرة واحدة انطلاقًا من رأس البداية (برايم).

تقسيم شبكات IPv4

المضيفون في كل شبكة فرعية
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
حجم الكتلة
256 − (mask octet)
عنوان الشبكة
IP AND القناع
عنوان البث
IP OR (NOT mask): كل بتات المضيف = 1
الشبكات الفرعية من n بتات مستعارة
2n

2مسائل تدريبية

1.أنظمة العدمتوسطة
القيم الموضعية في المتمم الثنائي1−12806413211608041201

النمط ذو 8 بتات 1011 0010 يخزّن عددًا صحيحًا بإشارة بصيغة المتمم الثنائي. ما قيمته N في النظام العشري؟

1011 00108 bit
N =
2.أنظمة العدصعبة
انقر على البتات لضبطها012806403201608040201

اضبط البتات على الناتج بـ 8 بتات لـ 0011 0101 OR 1001 1111. ما قيمة الناتج R بالعشري؟

0011 0101OR1001 1111
R =
3.المنطق القضوي والبراهينمتوسطة
حشوتناقضممكنة

هل ((r → q) ∧ (q → p)) → (r → p) حشو أم تناقض أم ممكنة؟ انقر على إجابتك.

((r → q) ∧ (q → p)) → (r → p)
  1. 1حشو
  2. 2تناقض
  3. 3ممكنة
4.المنطق القضوي والبراهينصعبة

كم صفًا من الصفوف الـ 16 لجدول الصدق تجعل ¬((q → s) ↔ r) ↔ (¬p → r) صائبة؟ سمِّ هذا العدد N.

¬((q → s) ↔ r) ↔ (¬p → r)
N =
5.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّاباتمتوسطة
ABCD000111100001111000110302141507060120130151141819111110

استخدم خريطة كارنو لإيجاد الصيغة الدنيا لمجموع الجداءات (SOP) للدالة F(A, B, C, D) = Σm(1, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 14). كم حرفًا L تحتوي في المجموع (المتغير ذو الشرطة يُعدّ حرفًا واحدًا)؟

F(A, B, C, D) = Σm(1, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 14)
L =
6.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّاباتصعبة
CLKD123456

قلّاب D يُحفَّز بالحافة الموجبة يبدأ بـ Q = 0 ويتلقى المداخل المعروضة عند 6 حافة ساعة صاعدة. كم مرة N يغيّر Q حالته؟

Q₀ = 0D
N =
7.نظرية الأعداد والحساب المودوليمتوسطة

جد معكوس 10 بالنسبة إلى 43: العدد x مع 0 < x < 43 و 10·x ≡ 1 (mod 43).

a = 10n = 43
10−1 mod 43 =
8.نظرية الأعداد والحساب المودوليصعبة

حلّ 72x ≡ 24 (mod 88). أعطِ أصغر حل موجب x.

72x ≡ 24 (mod 88)
x =
9.الخوارزميات والتعقيدمتوسطة

ماذا يعني أن لمسألة بنية فرعية مثلى؟

  1. Aأنه يمكن حل المسألة في زمن ثابت
  2. Bأن للمسألة حلًا أمثل واحدًا بالضبط تشترك فيه كل مسألة فرعية
  3. Cأنه يمكن بناء حل أمثل من الحلول المثلى لمسائلها الفرعية
  4. Dأن لكل المسائل الفرعية الحجم نفسه
10.الخوارزميات والتعقيدصعبة

يمكن إيجاد أقصر المسارات البسيطة في زمن كثير حدود. ما المعروف عن إيجاد أطول مسار بسيط بين رأسين في رسم بياني عام؟

  1. Aأنه NP-صعب
  2. Bأنه غير قابل للحسم
  3. Cأنه قابل للحل دائمًا في O(V + E)
  4. Dأنه يمكن حله بخوارزمية Dijkstra مع أوزان معكوسة الإشارة
11.هياكل البياناتمتوسطة

في طابور دائري مخزّن في مصفوفة سعتها n، كيف يُحسب الموضع التالي بعد الفهرس i؟

  1. A(i + 1) mod n
  2. Bi + 1
  3. C(i − 1) mod n
  4. D2i + 1
12.هياكل البياناتصعبة

ما الخاصية التي يجب أن تحققها الشجرة الحمراء-السوداء؟

  1. Aيجب أن تكون كل عقدة حمراء
  2. Bيجب أن يكون لكل عقدة حمراء أبناء حمر، فتشكّل العقد الحمراء سلاسل متصلة حتى الأوراق
  3. Cكل مسار من عقدة إلى أوراقها المنحدرة منها يحتوي على العدد نفسه من العقد السوداء
  4. Dيجب أن يكون الجذر أحمر
13.نظرية البياناتمتوسطة

لشجرة 4 رؤوس من الدرجة 3، وكل رؤوسها الأخرى أوراق (درجة 1). كم ورقة L لها؟

4 × deg 3
L =
14.نظرية البياناتصعبة
66141919142ABCDEF

استخدم خوارزمية ديكسترا لإيجاد طول d(D) أقصر مسار من A إلى D في البيان الموزون.

البداية: Aالنهاية: D
d(D) =
15.قواعد البيانات و SQLمتوسطة

في الجدول a ثلاثة صفوف وفي الجدول b أربعة صفوف. كم صفًا يُرجع SELECT * FROM a CROSS JOIN b؟

  1. A4
  2. B12
  3. C3
  4. D7
16.قواعد البيانات و SQLصعبة

يُسقط الاستعلام FROM customers c LEFT JOIN orders o ON o.customer_id = c.id WHERE o.status = 'paid' على نحو غير متوقع العملاء الذين لا طلبات لهم. لماذا؟

  1. Aلأن LEFT JOIN لا تُبقي الصفوف غير المتطابقة أبدًا
  2. Bلأن الربط يجب أن يستخدم USING بدلًا من ON
  3. Cلأن شرط WHERE على o يرفض الصفوف المملوءة بـ NULL، فيحوّله إلى ربط داخلي
  4. Dلأن status كلمة محجوزة
17.شبكات الحاسوبمتوسطة

أي طريقة للوصول إلى الوسط استخدمتها Ethernet المشتركة الكلاسيكية (نصف المزدوجة)؟

  1. Aتمرير الرمز (token passing)
  2. BTDMA
  3. CCSMA/CD
  4. DCSMA/CA
18.شبكات الحاسوبصعبة

لاتصال TCP نافذة 64 KB وزمن ذهاب وإياب 100 ms، دون تحجيم للنافذة. ما الإنتاجية القصوى التقريبية؟

  1. Aنحو 640 Mbit/s
  2. Bنحو 5 Mbit/s
  3. Cنحو 50 Mbit/s
  4. Dنحو 0,5 Mbit/s
19.تقسيم شبكات IPv4متوسطة
/24 → /2811111111111111111111111111110000بتات الشبكةبتات المضيف

يجب تقسيم الشبكة 192.168.10.0/24 إلى 10 شبكات فرعية متساوية على الأقل. إذا استعرت أقل عدد ممكن من البتات، فكم مضيفًا قابلًا للاستخدام H في كل شبكة فرعية؟

192.168.10.0/2410 subnets
H =
20.تقسيم شبكات IPv4صعبة
الثُمانية الأخيرة = 32012806413201608040201الشبكةالمضيف

عنوان مضيف هو 10.20.146.32/29. ما الثُمانية الرابعة x من آخر عنوان مضيف قابل للاستخدام في شبكته الفرعية؟

10.20.146.32/29
x =

3المحاليل

1.أنظمة العد

الإجابة: N = −78

أنظمة العد الموضعية: قيمة كل رقم هي قيمته مضروبة في قوة من قوى الأساس. في النظام الثنائي تساوي المواضع 1، 2، 4، 8، 16، …؛ وفي السداسي عشري 1، 16، 256، …، حيث تمثل A–F القيم 10–15. في المتمم الثنائي ذي 8 بتات تساوي البتة اليسرى −128 بدلًا من +128، وهكذا تُخزَّن الأعداد السالبة.

اجمع القيم

تحتفظ البتات الأخرى بقيمها الموجبة المعتادة.

−128 + 32 + 16 + 2 = −78

الإجابة

N = −78
2.أنظمة العد

الإجابة: R = 191

ضبط البتات: قيمة كل بت قوة للعدد اثنين (128 و64 … و1). الرقم السداسي عشري الواحد يساوي أربع بتات تمامًا، وفي المتمم الثنائي بـ 8 بتات تساوي قيمة البت الأيسر −128. وتعمل العمليات على مستوى البت على كل موضع بت على حدة.

بتًا ببت

تعطي OR القيمة 1 حيث يكون أحد البتين على الأقل 1.

0011 0101
OR 1001 1111
= 1011 1111

قيمة الناتج

1011 1111₂ = 191

الإجابة

R = 191
3.المنطق القضوي والبراهين

الإجابة: حشو

التكافؤ المنطقي: تتكافأ صيغتان (≡) عندما يكون لهما القيمة نفسها في كل صف من جدول الصدق. الحشو يساوي 1 في كل صف، والتناقض يساوي 0 في كل صف، والممكن ليس هذا ولا ذاك. قوانين مفيدة: دي مورغان، ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b و ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b؛ و a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (العكس النقيض)؛ و ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b؛ وقوانين التوزيع، a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c).

جدول الصدق صفًا صفًا

p = 1, q = 1, r = 1: r → q = 1, q → p = 1, (r → q) ∧ (q → p) = 1, r → p = 1, ((r → q) ∧ (q → p)) → (r → p) = 1
p = 1, q = 1, r = 0: r → q = 1, q → p = 1, (r → q) ∧ (q → p) = 1, r → p = 1, ((r → q) ∧ (q → p)) → (r → p) = 1
p = 1, q = 0, r = 1: r → q = 0, q → p = 1, (r → q) ∧ (q → p) = 0, r → p = 1, ((r → q) ∧ (q → p)) → (r → p) = 1
p = 1, q = 0, r = 0: r → q = 1, q → p = 1, (r → q) ∧ (q → p) = 1, r → p = 1, ((r → q) ∧ (q → p)) → (r → p) = 1
p = 0, q = 1, r = 1: r → q = 1, q → p = 0, (r → q) ∧ (q → p) = 0, r → p = 0, ((r → q) ∧ (q → p)) → (r → p) = 1
p = 0, q = 1, r = 0: r → q = 1, q → p = 0, (r → q) ∧ (q → p) = 0, r → p = 1, ((r → q) ∧ (q → p)) → (r → p) = 1
p = 0, q = 0, r = 1: r → q = 0, q → p = 1, (r → q) ∧ (q → p) = 0, r → p = 0, ((r → q) ∧ (q → p)) → (r → p) = 1
p = 0, q = 0, r = 0: r → q = 1, q → p = 1, (r → q) ∧ (q → p) = 1, r → p = 1, ((r → q) ∧ (q → p)) → (r → p) = 1

صنّف

((r → q) ∧ (q → p)) → (r → p): 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1 في كل صف: حشو.

الإجابة

حشو
4.المنطق القضوي والبراهين

الإجابة: N = 6

جداول الصدق: للصيغة ذات n متغيرًا مختلفًا 2ⁿ صفًا، صف لكل تركيبة من قيم الصدق (1 = صواب، 0 = خطأ). اعمل من الداخل إلى الخارج وأعطِ كل صيغة جزئية عمودها الخاص. ¬a تقلب القيمة؛ و a ∧ b تساوي 1 فقط عندما تكون القيمتان 1؛ و a ∨ b تساوي 0 فقط عندما تكون القيمتان 0؛ و a → b تساوي 0 فقط عندما a = 1 و b = 0؛ و a ↔ b تساوي 1 عندما يتساوى الطرفان.

الأعمدة

q → s; (q → s) ↔ r; ¬((q → s) ↔ r); ¬p; ¬p → r; ¬((q → s) ↔ r) ↔ (¬p → r)

قسّم على p

p = 1: 4
p = 0: 2
N = 4 + 2 = 6

الإجابة

N = 6
5.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّابات

الإجابة: L = 11

خرائط كارنو: ترتَّب الخلايا بشيفرة غراي (00, 01, 11, 10)، فتختلف الخلايا المتجاورة، بما فيها تلك التي عبر الحواف، في متغير واحد بالضبط. جمّع الآحاد في مستطيلات من 1 أو 2 أو 4 أو 8 أو 16 خلية، بأكبر حجم وأقل عدد ممكنين، حتى يُغطى كل 1. كل مجموعة حد جداء واحد: المتغيرات التي تبقى ثابتة داخلها. المجموعة من 2ᵏ خلية تفقد k متغيرًا. يجوز استخدام حالات عدم الاكتراث (X) لتكبير المجموعات لكن لا يجب تغطيتها أبدًا. أما تجميع الأصفار فيعطي الصيغة الدنيا POS.

ABCD000111100001111000110302141507060120130151141819111110

جمّع الآحاد

كل مجموعة مستطيل من 2ᵏ خلية؛ وخلايا الحافة جارة للخلايا على الحافة المقابلة.

B′C′D
ACD′
AB′
A′BC′

الصيغة الدنيا SOP

F = B′C′D + ACD′ + AB′ + A′BC′
L = 11

الإجابة

L = 11

يوجد تجميع آخر بالحجم نفسه؛ وله عدد الحدود والحروف نفسه.

6.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّابات

الإجابة: N = 3

القلّابات والعدّادات: لا يتغير القلّاب إلا عند الحافة الفعالة للساعة. يَنسخ D مدخله (Q⁺ = D)؛ و T يتبدّل عندما T = 1؛ و JK يحتفظ عند 00، ويصفّر عند 01، ويضبط عند 10، ويتبدّل عند 11. للعدّاد الثنائي ذي n بتّات 2ⁿ حالة ويعدّ بالنمط 2ⁿ؛ وعدّاد mod-N يعدّ 0 و 1 … حتى N − 1 ثم يعود إلى 0، ويحتاج إلى أصغر n يحقق 2ⁿ ≥ N قلّابات. تُنصّف كل مرحلة في العدّاد المتموّج التردد، فيعمل الخرج الأخير لعدّاد mod-N بالتردد fclk/N. لعدّاد جونسون من n قلّابات 2n حالة، وللعدّاد الحلقي n.

Q بعد كل حافة

يَنسخ قلّاب D القيمة D عند كل حافة صاعدة: Q⁺ = D.

1: D = 1 → Q = 1
2: D = 1 → Q = 1
3: D = 0 → Q = 0
4: D = 0 → Q = 0
5: D = 0 → Q = 0
6: D = 1 → Q = 1

عُدّ التغيرات

0 → 1 → 1 → 0 → 0 → 0 → 1
N = 3

الإجابة

N = 3
7.نظرية الأعداد والحساب المودولي

الإجابة: 10−1 mod 43 = 13

المعكوسات والتطابقات: للعدد a معكوس بالنسبة إلى n بالضبط عندما gcd(a, n) = 1. تكتب خوارزمية إقليدس الموسّعة 1 = s·n + t·a، ثم a⁻¹ ≡ t (mod n). التطابق a·x ≡ b (mod n) مع gcd(a, n) = 1 حلّه x ≡ a⁻¹·b. لتطابقين x ≡ r₁ (mod m₁) و x ≡ r₂ (mod m₂) بمقياسين أوليين فيما بينهما حل واحد بالنسبة إلى m₁·m₂ (مبرهنة الباقي الصينية). تعدّ φ(n) لأويلر الأعداد من 1 إلى n التي أولية مع n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p).

خوارزمية إقليدس الموسّعة

يُكتب كل باقٍ r بالشكل r ≡ t·10 (mod 43).

r = 43, t = 0
r = 10, q = 4, t = 1
r = 3, q = 3, t = −4
r = 1, q = 3, t = 13

المعكوس

1 ≡ 13·10 (mod 43)
x = 13
تحقّق: 10·13 = 130 = 3·43 + 1

الإجابة

10−1 mod 43 = 13
8.نظرية الأعداد والحساب المودولي

الإجابة: x = 4

المعكوسات والتطابقات: للعدد a معكوس بالنسبة إلى n بالضبط عندما gcd(a, n) = 1. تكتب خوارزمية إقليدس الموسّعة 1 = s·n + t·a، ثم a⁻¹ ≡ t (mod n). التطابق a·x ≡ b (mod n) مع gcd(a, n) = 1 حلّه x ≡ a⁻¹·b. لتطابقين x ≡ r₁ (mod m₁) و x ≡ r₂ (mod m₂) بمقياسين أوليين فيما بينهما حل واحد بالنسبة إلى m₁·m₂ (مبرهنة الباقي الصينية). تعدّ φ(n) لأويلر الأعداد من 1 إلى n التي أولية مع n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p).

اقسم على القاسم المشترك الأكبر

gcd(72, 88) = 8
9x ≡ 3 (mod 11)

حلّ التطابق المختزل

9−1 ≡ 5 (mod 11) → x ≡ 4 (mod 11)

الحلول بالنسبة إلى 88

x ∈ {4, 15, 26, 37, 48, 59, 70, 81}
x = 4

الإجابة

x = 4
9.الخوارزميات والتعقيد

الإجابة: C · أنه يمكن بناء حل أمثل من الحلول المثلى لمسائلها الفرعية

لماذا هذه هي الإجابة

البنية الفرعية المثلى شرط لكي تعطي الخوارزميات الجشعة والبرمجة الديناميكية إجابات صحيحة.

الإجابة

C · أنه يمكن بناء حل أمثل من الحلول المثلى لمسائلها الفرعية
10.الخوارزميات والتعقيد

الإجابة: A · أنه NP-صعب

لماذا هذه هي الإجابة

المسار البسيط الأطول بطول V − 1 هو مسار هاميلتوني، وهي مسألة NP-تامة، لكنه قابل للحل في زمن خطي على الرسوم البيانية الموجهة عديمة الدورات.

الإجابة

A · أنه NP-صعب
11.هياكل البيانات

الإجابة: A · (i + 1) mod n

لماذا هذه هي الإجابة

تُعيد عملية الباقي (modulo) الفهرس n − 1 إلى 0، فيُعاد استخدام المصفوفة دون إزاحة العناصر.

الإجابة

A · (i + 1) mod n
12.هياكل البيانات

الإجابة: C · كل مسار من عقدة إلى أوراقها المنحدرة منها يحتوي على العدد نفسه من العقد السوداء

لماذا هذه هي الإجابة

قواعد الشجرة الحمراء-السوداء: العقد حمراء أو سوداء، والجذر أسود، وأبناء العقد الحمراء سود، ولجميع المسارات الارتفاع الأسود نفسه، مما يبقي الارتفاع ≤ 2 log₂(n + 1).

الإجابة

C · كل مسار من عقدة إلى أوراقها المنحدرة منها يحتوي على العدد نفسه من العقد السوداء
13.نظرية البيانات

الإجابة: L = 6

أويلر وهاملتون والأشجار: لبيان متصل دارة أويلر (كل حافة مرة واحدة، والعودة إلى البداية) عندما تكون لكل رأس درجة زوجية، ومسار أويلر ليس دارة عندما تكون لرأسين بالضبط درجة فردية؛ ويسير المسار عندئذ من أحد الرأسين الفرديين إلى الآخر. تزور دارة هاملتون كل رأس مرة واحدة؛ وفي Kn منها (n − 1)!/2. للشجرة على n رأسًا n − 1 حافة، ويحتفظ بيان متصل ذو m حافة بشجرة ممتدة بعد حذف m − n + 1 حافة.

مبرهنة المصافحة لشجرة

L + 12 = 2(L + 4) − 2
L = 6

الإجابة

L = 6

اختصار: L = 2 + Σ (d − 2) على الرؤوس ذات الدرجة d ≥ 3.

14.نظرية البيانات

الإجابة: d(D) = 7

أقصر المسارات والأشجار الممتدة: تثبّت خوارزمية ديكسترا رأسًا واحدًا في كل جولة: الرأس غير المثبّت ذا أصغر مسافة مؤقتة. تصبح مسافته نهائية، ويأخذ كل جار v القيمة d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)). تبني خوارزمية كروسكال شجرة ممتدة دنيا بأخذ الحواف من الأخف إلى الأثقل وتخطّي كل حافة تُغلق دورة؛ وتنمّي خوارزمية برايم شجرة واحدة من رأس البداية بإضافة أخف حافة تغادرها دائمًا. وللشجرة الممتدة على n رأسًا n − 1 حافة.

ديكسترا جولةً جولةً

كل سطر: الرأس المثبَّت، ومسافته النهائية، والجيران الذين تتحسن مسافتهم.

A (0): B: 6, C: 6
B (6): D: 7, E: 8
C (6)
D (7): F: 16
E (8)
F (16)

أقصر مسار

A → B → D
d(D) = 7

الإجابة

d(D) = 7
15.قواعد البيانات و SQL

الإجابة: B · 12

لماذا هذه هي الإجابة

يعطي الربط التقاطعي الضرب الديكارتي، 3 × 4 = 12 صفًا.

الإجابة

B · 12
16.قواعد البيانات و SQL

الإجابة: C · لأن شرط WHERE على o يرفض الصفوف المملوءة بـ NULL، فيحوّله إلى ربط داخلي

لماذا هذه هي الإجابة

قيمة o.status في الصفوف غير المتطابقة NULL، فلا يكون اختبار WHERE صحيحًا؛ ونقل الشرط إلى جملة ON يُبقي كل العملاء.

الإجابة

C · لأن شرط WHERE على o يرفض الصفوف المملوءة بـ NULL، فيحوّله إلى ربط داخلي
17.شبكات الحاسوب

الإجابة: C · CSMA/CD

لماذا هذه هي الإجابة

الوصول المتعدد بتحسس الحامل مع كشف التصادم: تتوقف المحطات عند كشف تصادم وتعيد المحاولة بعد تراجع عشوائي. أما Ethernet المبدّلة كاملة الازدواج فلا تصادمات فيها.

الإجابة

C · CSMA/CD
18.شبكات الحاسوب

الإجابة: B · نحو 5 Mbit/s

لماذا هذه هي الإجابة

الإنتاجية ≤ النافذة / RTT = 65,536 × 8 بت / 0,1 s ≈ 5,2 Mbit/s، مهما كانت سرعة الوصلة.

الإجابة

B · نحو 5 Mbit/s
19.تقسيم شبكات IPv4

الإجابة: H = 14

تقسيم شبكات IPv4: يتكون العنوان من 32 بتة. تحدد البادئة /p عدد البتات الأولى التي تعرّف الشبكة؛ وتُرقّم البتات المتبقية 32 − p المضيفين. تحتوي الشبكة الفرعية على 2³²⁻ᵖ عنوانًا، لكن الأول (عنوان الشبكة) والأخير (عنوان البث) لا يُعطيان للمضيفين، فيتسع 2³²⁻ᵖ − 2 مضيفًا. الاستثناءات: الشبكة /31 (وصلة من نقطة إلى نقطة، RFC 3021) تستخدم كلا عنوانَيها الـ 2 للمضيفين، والشبكة /32 عنوان واحد فقط (مضيف واحد أو عنوان loopback).

البتات المستعارة

24 = 16 ≥ 10 → b = 4, /28

المضيفون في كل شبكة فرعية

24 − 2 = 14

الإجابة

H = 14
20.تقسيم شبكات IPv4

الإجابة: x = 38

تقسيم شبكات IPv4: يتكون العنوان من 32 بتة. تحدد البادئة /p عدد البتات الأولى التي تعرّف الشبكة؛ وتُرقّم البتات المتبقية 32 − p المضيفين. تحتوي الشبكة الفرعية على 2³²⁻ᵖ عنوانًا، لكن الأول (عنوان الشبكة) والأخير (عنوان البث) لا يُعطيان للمضيفين، فيتسع 2³²⁻ᵖ − 2 مضيفًا. الاستثناءات: الشبكة /31 (وصلة من نقطة إلى نقطة، RFC 3021) تستخدم كلا عنوانَيها الـ 2 للمضيفين، والشبكة /32 عنوان واحد فقط (مضيف واحد أو عنوان loopback).

حجم الكتلة

23 = 8

الشبكة الفرعية لهذا المضيف

الشبكة: ⌊32/8⌋·8 = 32
البث: 32 + 8 − 1 = 39
المضيفون القابلون للاستخدام: 33 … 38

الإجابة

x = 38

ExamProblems · examproblems.com/courses/computer-science-fundamentals