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
المتمم الثنائي ذو 8 بتات?−128?64?32?16?8?4?2?1

اكتب −87 كنمط متمم ثنائي ذي 8 بتات. اقرأ النمط كعدد ثنائي بلا إشارة: ما قيمته U في النظام العشري؟

N = −878 bit
U =
2.أنظمة العدصعبة
24 بت، بدون إشارة, N = ?????????????????????????

ما أكبر عدد صحيح بلا إشارة N يتسع في 24 بتة؟

24 bit
N =
3.المنطق القضوي والبراهينمتوسطة
¬¬r ∧ (q ∨ p)¬r ∧ ¬(q ∨ p)¬¬r ∧ ¬(q ∨ p)¬¬r → ¬(q ∨ p)

تريد إثبات ¬r → (q ∨ p) بالتناقض. أي عبارة تفترضها في البداية؟ انقر عليها.

¬r → (q ∨ p)
  1. 1¬¬r ∧ (q ∨ p)
  2. 2¬r ∧ ¬(q ∨ p)
  3. 3¬¬r ∧ ¬(q ∨ p)
  4. 4¬¬r → ¬(q ∨ p)
4.المنطق القضوي والبراهينصعبة

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

¬((r → p) ∨ ¬(¬r → s)) ↔ (q ∨ p)
N =
5.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّاباتمتوسطة
ABC00011110010011130204051706

استخدم خريطة كارنو لإيجاد الصيغة الدنيا لمجموع الجداءات (SOP) للدالة F(A, B, C) = Σm(1, 3, 7). كم حرفًا L تحتوي في المجموع (المتغير ذو الشرطة يُعدّ حرفًا واحدًا)؟

F(A, B, C) = Σm(1, 3, 7)
L =
6.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّاباتصعبة
DQ0​Q0​DQ1​Q1​DQ2​Q2​DQ3​Q3​DQ4​Q4​DQ5​Q5​CLKJOHNSON

عدّاد جونسون (الحلقة الملتوية) مصنوع من 6 قلّابات D، مع إرجاع المخرج الأخير المعكوس إلى المدخل الأول، ويبدأ من أصفار كلها. كم حالة مختلفة N يمرّ بها؟

n = 6
N =
7.نظرية الأعداد والحساب المودوليمتوسطة

جد أصغر عدد صحيح موجب x مع x ≡ 4 (mod 8) و x ≡ 5 (mod 11).

x ≡ 4 (mod 8)x ≡ 5 (mod 11)
x =
8.نظرية الأعداد والحساب المودوليصعبة

كم حلًّا N للتطابق 27x ≡ 6 (mod 30) في {0, 1, …, 29}؟

27x ≡ 6 (mod 30)
N =
9.الخوارزميات والتعقيدمتوسطة

ماذا تحسب خوارزمية Floyd–Warshall، وبأي سرعة؟

  1. Aأقصر المسارات بين كل أزواج الرؤوس في O(V³)
  2. Bترتيبًا طوبولوجيًا في O(V²)
  3. Cشجرة امتداد صغرى في O(E log V)
  4. Dأقصر المسارات من رأس مصدر واحد إلى سائر الرؤوس في O(V + E)
10.الخوارزميات والتعقيدصعبة

أي تقنية تعطي زمن تشغيل متوقعًا O(n log n) للفرز السريع على أي مدخلات؟

  1. Aاختيار المحور عشوائيًا بتوزيع منتظم
  2. Bاختيار العنصر الأول دائمًا
  3. Cاستخدام العودية على الجانب الأيسر فقط
  4. Dفرز المدخلات قبل تشغيل الفرز السريع
11.هياكل البياناتمتوسطة

لماذا يمكن تخزين كومة ثنائية في مصفوفة دون أي مؤشرات؟

  1. Aلأن الأكوام لا تحتوي أبدًا أكثر من 100 عنصر
  2. Bلأن كل المفاتيح في الكومة متساوية
  3. Cلأن المصفوفات تُبقي المفاتيح مرتبة تلقائيًا فلا حاجة إلى مؤشرات
  4. Dلأنها شجرة ثنائية تامة، فتتبع المواضع صيغ فهارس بسيطة
12.هياكل البياناتصعبة

كيف تتفوق شجرة radix (الـ trie المضغوط) على الـ trie العادي؟

  1. Aلا تحتفظ إلا بالحرف الأول من كل كلمة
  2. Bتخزّن كل كلمة في جدول تجزئة عند الجذر بدل العقد المنفصلة
  3. Cترتب أبناء كل عقدة بحسب التكرار
  4. Dتدمج سلاسل العقد ذات الابن الواحد في حافة واحدة موسومة بسلسلة نصية
13.نظرية البياناتمتوسطة

لشجرة 4 رؤوس من الدرجة 3, 2 رؤوس من الدرجة 4, 3 رؤوس من الدرجة 5، وكل رؤوسها الأخرى أوراق (درجة 1). كم ورقة L لها؟

4 × deg 32 × deg 43 × deg 5
L =
14.نظرية البياناتصعبة
1513101921417ABCDE

تبني خوارزمية برايم شجرة ممتدة دنيا بدءًا من الرأس B. انقر على الحافة التي تضيفها بوصفها الحافة رقم 2.

البداية: Bk = 2
  1. 1الحافة AB
  2. 2الحافة AC
  3. 3الحافة BC
  4. 4الحافة BD
  5. 5الحافة CE
  6. 6الحافة DE
  7. 7الحافة BE
15.قواعد البيانات و SQLمتوسطة

تتطلب الصيغة الطبيعية الأولى (1NF) أن:

  1. Aلا توجد مفاتيح أجنبية
  2. Bيعتمد كل عمود غير مفتاحي على المفتاح كله وعلى المفتاح وحده
  3. Cيحتوي كل عمود على قيم ذرية وألا توجد مجموعات متكررة
  4. Dيحتوي كل جدول على عمود واحد بالضبط
16.قواعد البيانات و SQLصعبة

لماذا يُعد SELECT dept, name, COUNT(*) FROM emp GROUP BY dept غير صالح في SQL المعياري؟

  1. Aلأن dept يجب أن يظهر داخل دالة تجميعية
  2. Bلأن name ليس مجمَّعًا ولا داخل دالة تجميعية، فليست له قيمة واحدة لكل مجموعة
  3. Cلأن GROUP BY يجب أن تسرد جميع أعمدة الجدول
  4. Dلأن COUNT(*) لا يمكن استخدامها مع GROUP BY
17.شبكات الحاسوبمتوسطة

ما دور البوابة الافتراضية (default gateway) على المضيف؟

  1. Aهي خادم DNS
  2. Bهي الموجّه المستخدم لحركة المرور المتجهة إلى شبكات أخرى
  3. Cهي منفذ المبدّل المتصل به المضيف
  4. Dتخصص عناوين MAC
18.شبكات الحاسوبصعبة

يجب أن تقسّم 192.168.1.0/24 إلى 5 شبكات فرعية على الأقل تتسع كل منها لما يصل إلى 25 مضيفًا. أي طول بادئة هو الأنسب؟

  1. A/26
  2. B/27
  3. C/25
  4. D/28
19.تقسيم شبكات IPv4متوسطة
255.255.252.011111111111111111111110000000000بتات الشبكةبتات المضيف

تستخدم شبكة فرعية القناع 255.255.252.0. كم عنوان مضيف قابلًا للاستخدام H فيها؟

255.255.252.0
H =
20.تقسيم شبكات IPv4صعبة
الثُمانية الأخيرة = 129112806403201608040211الشبكةالمضيف

عنوان مضيف هو 10.20.162.129/26. ما الثُمانية الرابعة x من آخر عنوان مضيف قابل للاستخدام في شبكته الفرعية؟

10.20.162.129/26
x =

3المحاليل

1.أنظمة العد

الإجابة: U = 169

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.

اقلب وأضف واحدًا

87 = 0101 0111
مقلوب: 1010 1000
+1 → 1010 1001

اقرأه بلا إشارة

1010 1001₂ = 256 − 87 = 169

الإجابة

U = 169
2.أنظمة العد

الإجابة: N = 1,678 × 10⁷

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.

أكبر قيمة

224 − 1 = 16777215

الإجابة

N = 16777215
3.المنطق القضوي والبراهين

الإجابة: ¬r ∧ ¬(q ∨ p)

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).

أجزاء الاستلزام

a = ¬r, b = q ∨ p

نفي الاستلزام

¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b = ¬r ∧ ¬(q ∨ p)

الإجابة

¬r ∧ ¬(q ∨ p)

إذا أدى الافتراض إلى تناقض فالاستلزام صائب حتمًا.

4.المنطق القضوي والبراهين

الإجابة: N = 4

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

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

قسّم على p

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

الإجابة

N = 4
5.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّابات

الإجابة: L = 4

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.

ABC00011110010011130204051706

جمّع الآحاد

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

BC
A′C

الصيغة الدنيا SOP

F = BC + A′C
L = 4

الإجابة

L = 4
6.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّابات

الإجابة: N = 12

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.

التسلسل لـ 6 قلّابات

000000 → 100000 → 110000 → 111000 → 111100 → 111110 → 111111 → 011111 → 001111 → 000111 → 000011 → 000001

عدد الحالات

N = 12

الإجابة

N = 12
7.نظرية الأعداد والحساب المودولي

الإجابة: x = 60

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).

التطابق الأول

x = 4 + 8k

التطابق الثاني

4 + 8k ≡ 5 (mod 11) → 8k ≡ 1 (mod 11)
k ≡ 7·1 ≡ 7 (mod 11)

النتيجة

x = 4 + 8·7 = 60
x = 60
تحقّق: 60 mod 8 = 4, 60 mod 11 = 5

الإجابة

x = 60
8.نظرية الأعداد والحساب المودولي

الإجابة: N = 3

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(27, 30) = 3
9x ≡ 2 (mod 10)

حلّ التطابق المختزل

9−1 ≡ 9 (mod 10) → x ≡ 8 (mod 10)

الحلول بالنسبة إلى 30

x ∈ {8, 18, 28}
N = 3

الإجابة

N = 3
9.الخوارزميات والتعقيد

الإجابة: A · أقصر المسارات بين كل أزواج الرؤوس في O(V³)

لماذا هذه هي الإجابة

Floyd–Warshall خوارزمية برمجة ديناميكية تسمح لكل رأس بدوره أن يكون نقطة وسيطة، مستخدمةً زمن O(V³).

الإجابة

A · أقصر المسارات بين كل أزواج الرؤوس في O(V³)
10.الخوارزميات والتعقيد

الإجابة: A · اختيار المحور عشوائيًا بتوزيع منتظم

لماذا هذه هي الإجابة

مع محور عشوائي يكون زمن التشغيل المتوقع O(n log n) لكل المدخلات؛ وما زالت الحالات السيئة موجودة لكنها مستبعدة جدًا.

الإجابة

A · اختيار المحور عشوائيًا بتوزيع منتظم
11.هياكل البيانات

الإجابة: D · لأنها شجرة ثنائية تامة، فتتبع المواضع صيغ فهارس بسيطة

لماذا هذه هي الإجابة

التمام يعني عدم وجود فجوات، فيكون ابنا الفهرس i دائمًا في 2i + 1 و2i + 2.

الإجابة

D · لأنها شجرة ثنائية تامة، فتتبع المواضع صيغ فهارس بسيطة
12.هياكل البيانات

الإجابة: D · تدمج سلاسل العقد ذات الابن الواحد في حافة واحدة موسومة بسلسلة نصية

لماذا هذه هي الإجابة

طي المسارات التي لا تفرع فيها يقلل عدد العقد والذاكرة المستخدمة مع الإبقاء على البحث بالبادئة.

الإجابة

D · تدمج سلاسل العقد ذات الابن الواحد في حافة واحدة موسومة بسلسلة نصية
13.نظرية البيانات

الإجابة: L = 19

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 + 35 = 2(L + 9) − 2
L = 19

الإجابة

L = 19

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

14.نظرية البيانات

الإجابة: الحافة CE

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.

خوارزمية برايم

1. BC (10)
2. CE (2)
3. AC (13)
4. DE (14)

رقم الحافة 2

CE

الإجابة

الحافة CE
15.قواعد البيانات و SQL

الإجابة: C · يحتوي كل عمود على قيم ذرية وألا توجد مجموعات متكررة

لماذا هذه هي الإجابة

تتطلب 1NF قيمًا ذرية في كل خلية وتعريفًا فريدًا للصفوف، دون مجموعات متكررة.

الإجابة

C · يحتوي كل عمود على قيم ذرية وألا توجد مجموعات متكررة
16.قواعد البيانات و SQL

الإجابة: B · لأن name ليس مجمَّعًا ولا داخل دالة تجميعية، فليست له قيمة واحدة لكل مجموعة

لماذا هذه هي الإجابة

يجب أن يكون كل عمود في قائمة SELECT في GROUP BY أو داخل دالة تجميعية (أو معتمدًا داليًا على أعمدة التجميع)؛ وإلا كانت القيمة ملتبسة.

الإجابة

B · لأن name ليس مجمَّعًا ولا داخل دالة تجميعية، فليست له قيمة واحدة لكل مجموعة
17.شبكات الحاسوب

الإجابة: B · هي الموجّه المستخدم لحركة المرور المتجهة إلى شبكات أخرى

لماذا هذه هي الإجابة

يرسل المضيف الحزم الموجهة إلى وجهات غير محلية إلى البوابة الافتراضية، وهي عادةً الموجّه المحلي.

الإجابة

B · هي الموجّه المستخدم لحركة المرور المتجهة إلى شبكات أخرى
18.شبكات الحاسوب

الإجابة: B · /27

لماذا هذه هي الإجابة

يعطي /27 ثماني شبكات فرعية في كل منها 30 مضيفًا قابلًا للاستخدام. أما /26 فيعطي 4 شبكات فرعية فقط، و/28 لا يسمح إلا بـ 14 مضيفًا في كل شبكة فرعية.

الإجابة

B · /27
19.تقسيم شبكات IPv4

الإجابة: H = 1022

IPv4 subnetting: an address has 32 bits. The prefix /p says how many leading bits identify the network; the remaining 32 − p bits number the hosts. A subnet has 2³²⁻ᵖ addresses, but the first (network address) and last (broadcast address) cannot be given to hosts, so 2³²⁻ᵖ − 2 hosts fit. Exceptions: a /31 (point-to-point link, RFC 3021) uses both of its 2 addresses for hosts, and a /32 is one single address (a single host or a loopback).

طول البادئة

255.255.252.0 = /22

المضيفون القابلون للاستخدام

210 − 2 = 1022

الإجابة

H = 1022
20.تقسيم شبكات IPv4

الإجابة: x = 190

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

26 = 64

الشبكة الفرعية لهذا المضيف

الشبكة: ⌊129/64⌋·64 = 128
البث: 128 + 64 − 1 = 191
المضيفون القابلون للاستخدام: 129 … 190

الإجابة

x = 190

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