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 −115 كنمط متمم ثنائي ذي 8 بتات. اقرأ النمط كعدد ثنائي بلا إشارة: ما قيمته U في النظام العشري؟

N = −1158 bit
U =
2.أنظمة العدصعبة
32 بت، بدون إشارة, N = ?????????????????????????????????

ما أكبر عدد صحيح بلا إشارة N يتسع في 32 بتة؟

32 bit
N =
3.المنطق القضوي والبراهينمتوسطة
¬b ∧ ¬cb ∨ ¬c¬b ∨ ¬c¬b ∧ c

أي صيغة تكافئ ¬(b ∨ c) منطقيًا؟ انقر عليها.

¬(b ∨ c)
  1. 1¬b ∧ ¬c
  2. 2b ∨ ¬c
  3. 3¬b ∨ ¬c
  4. 4¬b ∧ c
4.المنطق القضوي والبراهينصعبة
∃y ∀x ¬R(x, y)∀x ∃y ¬R(x, y)∀x ∀y ¬R(x, y)∃x ∀y ¬R(x, y)

أي عبارة تكافئ ¬∀x ∃y R(x, y) مع نقل النفي إلى الداخل تمامًا؟ انقر عليها.

¬∀x ∃y R(x, y)
  1. 1∃y ∀x ¬R(x, y)
  2. 2∀x ∃y ¬R(x, y)
  3. 3∀x ∀y ¬R(x, y)
  4. 4∃x ∀y ¬R(x, y)
5.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّاباتمتوسطة
ABC000111100101324576

بسّط F = A′C′ + AB′ + A′B′C′ إلى الصيغة الدنيا لمجموع الجداءات. كم حرفًا L يحتوي التعبير المبسَّط؟

F = A′C′ + AB′ + A′B′C′
L =
6.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّاباتصعبة
ABCD000111100001111010010302X40507061121130150140819011X10

جد الصيغة الدنيا SOP للدالة F(A, B, C, D) = Σm(0, 9, 12, 13) + d(4, 10)، حيث تشير d إلى حالات عدم الاكتراث. كم حد جداء N فيها؟

F(A, B, C, D) = Σm(0, 9, 12, 13) + d(4, 10)
N =
7.نظرية الأعداد والحساب المودوليمتوسطة

حلّ 30x ≡ 8 (mod 37). أعطِ الحل x مع 0 < x < 37.

30x ≡ 8 (mod 37)
x =
8.نظرية الأعداد والحساب المودوليصعبة
mc = me​ mod n707m = cd​ mod n?(n, e) = (799, 19)d

يستخدم مفتاح RSA القيم p = 17 و q = 47 و e = 19. فكّ تشفير النص المشفّر c = 707: جد الرسالة m.

p = 17q = 47e = 19c = 707
m =
9.الخوارزميات والتعقيدمتوسطة

هل يصح القول إن خوارزمية O(n²) هي أيضًا O(n³)؟

  1. Aلا، لأن O الكبير يجب أن يذكر دائمًا معدل النمو الدقيق للدالة
  2. Bنعم، لأن O الكبير حد أعلى وn² لا تنمو أسرع من n³
  3. Cنعم، لكن فقط إذا كانت n أصغر من 100
  4. Dلا، لأن n³ أصغر من n² عندما تكون n كبيرة
10.الخوارزميات والتعقيدصعبة

كيف تكشف خوارزمية Bellman–Ford دورة سالبة الوزن قابلة للبلوغ من المصدر؟

  1. Aتعدّ الدورات بالبحث بالعمق أولًا
  2. Bتُنفّذ خوارزمية Dijkstra مرتين وتقارن نتيجتَي المسافات
  3. Cتتحقق مما إذا كانت لأي حافة وزن سالب
  4. Dبعد V − 1 جولة تتحقق مما إذا كان يمكن بعدُ إرخاء أي حافة
11.هياكل البياناتمتوسطة

في كومة صغرى ثنائية (min-heap) مخزّنة في مصفوفة (يبدأ الفهرس من 0)، يقع ابنا العقدة ذات الفهرس i في:

  1. A2i + 1 و 2i + 2
  2. B2i و 2i + 1
  3. Ci/2 و i/2 + 1
  4. Di + 1 و i + 2
12.هياكل البياناتصعبة

أي بنية تتيح حساب الأكبر في كل نافذة حجمها k في مصفوفة بزمن كلي O(n)؟

  1. Adeque يحفظ الفهارس بترتيب تنازلي للقيمة
  2. Bقائمة مترابطة أحادية لعناصر النافذة
  3. Cمصفوفة مرتبة تُحدَّث بالإزاحة
  4. Dكومة صغرى يُعاد بناؤها لكل نافذة
13.نظرية البياناتمتوسطة
ABCDEFGدارة أويلرمسار أويلر دون دارةلا هذه ولا تلك

هل للبيان المتصل دارة أويلر، أم مسار أويلر ليس دارة، أم لا هذه ولا تلك؟ انقر على إجابتك.

|V| = 7|E| = 9
  1. 1دارة أويلر
  2. 2مسار أويلر دون دارة
  3. 3لا هذه ولا تلك
14.نظرية البياناتصعبة
1771815983219ABCDEF

جد الوزن الكلي W لشجرة ممتدة دنيا في البيان الموزون.

|V| = 6|E| = 9
W =
15.قواعد البيانات و SQLمتوسطة

أي استعلام يُرجع عدد المدن المختلفة في جدول customers؟

  1. ASELECT COUNT(city) FROM customers GROUP BY city
  2. BSELECT DISTINCT COUNT(city) FROM customers
  3. CSELECT COUNT(DISTINCT city) FROM customers
  4. DSELECT SUM(DISTINCT city) FROM customers
16.قواعد البيانات و SQLصعبة

للعلاقة R(A, B, C, D) الاعتماديتان الداليتان A → B وC → D. ما المفتاح المرشّح؟

  1. A{C}
  2. B{B, D}
  3. C{A, C}
  4. D{A}
17.شبكات الحاسوبمتوسطة

ما وظيفة ARP؟

  1. Aيجد عنوان MAC المرتبط بعنوان IP على الشبكة المحلية
  2. Bيحلّ أسماء النطاقات
  3. Cيوجّه الحزم على الإنترنت
  4. Dيخصص عناوين IP تلقائيًا للمضيفين عند انضمامهم إلى الشبكة المحلية
18.شبكات الحاسوبصعبة

يحجب جدار حماية كل رسائل ICMP. تعمل طلبات الويب الصغيرة، لكن التنزيلات الكبيرة عبر بعض المسارات تتوقف. ما السبب المرجح؟

  1. Aتُرسل شهادات TLS عبر ICMP
  2. Bيحتاج DNS إلى ICMP لتحليل الأسماء
  3. Cيفشل اكتشاف MTU للمسار لأن رسائل "fragmentation needed" محجوبة
  4. Dلا يستطيع TCP فتح الاتصالات دون ICMP
19.تقسيم شبكات IPv4متوسطة
/24 → /2911111111111111111111111111111000بتات الشبكةبتات المضيف

تُقسَّم الشبكة 192.168.220.0/24 إلى شبكات فرعية /29، مرقّمة 1، 2، 3، … بدءًا من أدنى عنوان (الشبكة الفرعية 1 تبدأ عند .0). ما الثُمانية الرابعة x من عنوان البث للشبكة الفرعية 3؟

192.168.220.0/24/29الشبكة الفرعية 3 (الشبكة الفرعية 1 تبدأ عند .0)
x =
20.تقسيم شبكات IPv4صعبة
الثُمانية الأخيرة = 86012816403211608141201الشبكةالمضيف

عنوان مضيف هو 10.20.167.86/30. ما الرقم الأخير (الثُمانية الرابعة) x من عنوان البث لشبكته الفرعية؟

10.20.167.86/30
x =

3المحاليل

1.أنظمة العد

الإجابة: U = 141

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

115 = 0111 0011
مقلوب: 1000 1100
+1 → 1000 1101

اقرأه بلا إشارة

1000 1101₂ = 256 − 115 = 141

الإجابة

U = 141
2.أنظمة العد

الإجابة: N = 4,295 × 10⁹

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

232 − 1 = 4294967295

الإجابة

N = 4294967295
3.المنطق القضوي والبراهين

الإجابة: ¬b ∧ ¬c

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).

القانون

دي مورغان: ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b. تتحول ∨ إلى ∧ ويُنفى الجزآن.
¬(b ∨ c) ≡ ¬b ∧ ¬c

تحقق بجدول الصدق

b = 1, c = 1: 0 | 0 1 0 0
b = 1, c = 0: 0 | 0 1 1 0
b = 0, c = 1: 0 | 0 0 1 1
b = 0, c = 0: 1 | 1 1 1 0

الإجابة

¬b ∧ ¬c

الأعمدة بعد الشريط هي الخيارات بالترتيب المعروض.

4.المنطق القضوي والبراهين

الإجابة: ∃x ∀y ¬R(x, y)

الكمّمات والحجج: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) و ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x). انقل النفي إلى الداخل، وبدّل كل كمّم يمرّ به، وانفِ الصيغة الداخلية بقوانين المنطق القضوي، مثل ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b. تكون الحجة صحيحة عندما يكون الاستنتاج 1 في كل صف تكون فيه كل المقدمات 1. صف واحد بمقدمات صائبة واستنتاج خاطئ هو مثال مضاد ويبيّن أن الحجة غير صحيحة.

انقل النفي إلى الداخل

¬∀x ∃y R(x, y) ≡ ∃x ∀y ¬R(x, y)

الإجابة

∃x ∀y ¬R(x, y)

الخيارات الأخرى إما تُبقي كمّمًا دون تغيير، أو تغيّر ترتيب الكمّمات، أو تنفي الصيغة الداخلية نفيًا خاطئًا.

5.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّابات

الإجابة: L = 4

الجبر البولياني: القواعد التي تبسّط التعابير هي X + X′ = 1 و X·X′ = 0، و X + X = X، والامتصاص X + X·Y = X، وقاعدة الدمج X·Y + X·Y′ = X، و X + X′Y = X + Y، ومبرهنة الإجماع XY + X′Z + YZ = XY + X′Z. تحوّل قوانين دي مورغان (X·Y)′ إلى X′ + Y′ و (X + Y)′ إلى X′·Y′. وتطبّق خريطة كارنو هذه القواعد بيانيًا: كل مجموعة من خليتين متجاورتين هي استخدام واحد لـ XY + XY′ = X.

الحدود الصغرى للتعبير

A′C′ → m(0, 2)
AB′ → m(4, 5)
A′B′C′ → m(0)
ABC00011110011001031214150706

جمّع واقرأ

F = A′C′ + AB′

عُدّ الحروف

L = 4

الإجابة

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

الإجابة: N = 3

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.

المضمّنات الأولية

أكبر المجموعات التي يمكن تكوينها من الآحاد و X.

BC′D′, A′C′D′, AC′D, ABC′
ABCD000111100001111010010302X40507061121130150140819011X10

التغطية الدنيا

F = BC′D′ + A′C′D′ + AC′D
N = 3

الإجابة

N = 3

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

7.نظرية الأعداد والحساب المودولي

الإجابة: x = 20

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).

معكوس 30

r = 37, t = 0
r = 30, q = 1, t = 1
r = 7, q = 4, t = −1
r = 2, q = 3, t = 5
r = 1, q = 2, t = −16
30−1 ≡ 21 (mod 37)

الحل

x ≡ 21·8 = 168 ≡ 20 (mod 37)
تحقّق: 30·20 = 600 ≡ 8 (mod 37)

الإجابة

x = 20
8.نظرية الأعداد والحساب المودولي

الإجابة: m = 224

القوى المودولية وRSA: احسب aᵏ mod n بالتربيع المتكرر: اكتب k بالنظام الثنائي، وربّع، واختزل بعد كل خطوة، واضرب القوى التي بتّها 1. فيرما: aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) لعدد أولي p لا يقسم a، فيمكن اختزال الأس بالنسبة إلى p − 1. RSA: اختر عددين أوليين p و q، و n = p·q و φ(n) = (p − 1)(q − 1)؛ الأس العام e أولي مع φ(n)، والأس الخاص d = e⁻¹ mod φ(n). شفّر بـ c = mᵉ mod n وفكّ التشفير بـ m = cᵈ mod n.

الأس الخاص

n = 799, φ(n) = 736
d = 19−1 mod 736 = 155

فك التشفير بالتربيع المتكرر

155 = 128 + 16 + 8 + 2 + 1
7071 ≡ 707 (mod 799)
7072 ≡ 474 (mod 799)
7074 ≡ 157 (mod 799)
7078 ≡ 679 (mod 799)
70716 ≡ 18 (mod 799)
70732 ≡ 324 (mod 799)
70764 ≡ 307 (mod 799)
707128 ≡ 766 (mod 799)
707155 ≡ 707·474·679·18·766 ≡ 224 (mod 799)

الرسالة

m = 224
تحقّق: 22419 mod 799 = 707

الإجابة

m = 224
9.الخوارزميات والتعقيد

الإجابة: B · نعم، لأن O الكبير حد أعلى وn² لا تنمو أسرع من n³

لماذا هذه هي الإجابة

O الكبير حد أعلى، فالعبارة صحيحة لكنها غير محكمة، أما Θ(n²) فتعبّر عن معدل النمو الدقيق.

الإجابة

B · نعم، لأن O الكبير حد أعلى وn² لا تنمو أسرع من n³
10.الخوارزميات والتعقيد

الإجابة: D · بعد V − 1 جولة تتحقق مما إذا كان يمكن بعدُ إرخاء أي حافة

لماذا هذه هي الإجابة

تُوجد كل المسافات الأقصر الحقيقية خلال V − 1 جولة، فإذا أمكن بعدُ تحسين حافة فلا بد من وجود دورة سالبة.

الإجابة

D · بعد V − 1 جولة تتحقق مما إذا كان يمكن بعدُ إرخاء أي حافة
11.هياكل البيانات

الإجابة: A · 2i + 1 و 2i + 2

لماذا هذه هي الإجابة

في المصفوفات المفهرسة من 0 يقع الابن الأيسر في 2i + 1، والأيمن في 2i + 2، والأب في ⌊(i − 1)/2⌋.

الإجابة

A · 2i + 1 و 2i + 2
12.هياكل البيانات

الإجابة: A · deque يحفظ الفهارس بترتيب تنازلي للقيمة

لماذا هذه هي الإجابة

مقدمة الـ deque هي دائمًا أكبر عناصر النافذة، وكل فهرس يدخل الـ deque ويغادره مرة واحدة، فيكون العمل خطيًا.

الإجابة

A · deque يحفظ الفهارس بترتيب تنازلي للقيمة
13.نظرية البيانات

الإجابة: مسار أويلر دون دارة

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.

الدرجات

deg(A) = 2, deg(B) = 3, deg(C) = 2, deg(D) = 4, deg(E) = 3, deg(F) = 2, deg(G) = 2

الرؤوس الفردية

B, E → 2
مسار أويلر دون دارة

الإجابة

مسار أويلر دون دارة

يبدأ مسار أويلر عند أحد الرأسين الفرديين وينتهي عند الآخر.

14.نظرية البيانات

الإجابة: W = 36

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 كروسكال

EF (2): خذ
DF (3): خذ
AC (7): خذ
DE (8): تخطَّ، تُغلق دورة
CE (9): خذ
BD (15): خذ

الوزن الكلي

W = 2 + 3 + 7 + 9 + 15 = 36

الإجابة

W = 36
15.قواعد البيانات و SQL

الإجابة: C · SELECT COUNT(DISTINCT city) FROM customers

لماذا هذه هي الإجابة

تعدّ COUNT(DISTINCT city) المدن الفريدة غير NULL؛ أما DISTINCT خارج COUNT فلا تزيل إلا صفوف النتيجة المكررة.

الإجابة

C · SELECT COUNT(DISTINCT city) FROM customers
16.قواعد البيانات و SQL

الإجابة: C · {A, C}

لماذا هذه هي الإجابة

لا يحدد أي شيء A وC، لذا يجب أن يحتوي كل مفتاح عليهما معًا، و{A, C}+ = {A, B, C, D}.

الإجابة

C · {A, C}
17.شبكات الحاسوب

الإجابة: A · يجد عنوان MAC المرتبط بعنوان IP على الشبكة المحلية

لماذا هذه هي الإجابة

يبث ARP سؤال "من يملك عنوان IP هذا؟" فيرد المالك بعنوان MAC الخاص به، لكي يمكن توصيل الإطارات محليًا.

الإجابة

A · يجد عنوان MAC المرتبط بعنوان IP على الشبكة المحلية
18.شبكات الحاسوب

الإجابة: C · يفشل اكتشاف MTU للمسار لأن رسائل "fragmentation needed" محجوبة

لماذا هذه هي الإجابة

يعتمد PMTUD على رسائل ICMP لمعرفة قيمة MTU الأصغر. فإذا أُسقطت تختفي الحزم الكبيرة بصمت، فينشأ اتصال "ثقب أسود".

الإجابة

C · يفشل اكتشاف MTU للمسار لأن رسائل "fragmentation needed" محجوبة
19.تقسيم شبكات IPv4

الإجابة: x = 23

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).

حجم الكتلة

23 = 8

الشبكة الفرعية رقم 3

الشبكة: (3 − 1)·8 = 16
البث: 16 + 8 − 1 = 23

الإجابة

x = 23
20.تقسيم شبكات IPv4

الإجابة: x = 87

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

22 = 4

الشبكة الفرعية لهذا المضيف

الشبكة: ⌊86/4⌋·4 = 84
البث: 84 + 4 − 1 = 87
المضيفون القابلون للاستخدام: 85 … 86

الإجابة

x = 87

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