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 بتات0−12806403201608040201

اضبط البتات بحيث تخزن −19 في المتمم الثنائي بـ 8 بتات. إذا قُرئ كعدد بدون إشارة، فما قيمة النمط U؟

N = −198 bit
U =
2.أنظمة العدصعبة
8 bit1 px256 px256 pxM = ? KiB

صورة غير مضغوطة أبعادها 256 × 256 بكسل و8 بت لكل بكسل. كم تشغل من الذاكرة M بوحدة KiB (1 KiB = 1024 بايت)؟

256 × 256 px8 bit/px1 KiB = 1024 B
M = KiB
3.المنطق القضوي والبراهينمتوسطة
حشوتناقضممكنة

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

((r → q) ∧ q) → r
  1. 1حشو
  2. 2تناقض
  3. 3ممكنة
4.المنطق القضوي والبراهينصعبة
∀x ∃y ¬R(x, y)∃y ∀x ¬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∀x ∃y ¬R(x, y)
  2. 2∃y ∀x ¬R(x, y)
  3. 3∃x ∀y ¬R(x, y)
  4. 4∀x ∀y ¬R(x, y)
5.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّاباتمتوسطة
ABCD000111100001111010110312041507161120130150141809011010

استخدم خريطة كارنو لإيجاد الصيغة الدنيا لجداء المجاميع (POS) للدالة F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 2, 5, 6, 8, 12). كم حد مجموع (عاملًا) N فيها؟

F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 2, 5, 6, 8, 12)
N =
6.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّاباتصعبة
CLKJK123456

قلّاب JK يُحفَّز بالحافة الموجبة يبدأ بـ Q = 0 ويتلقى المداخل المعروضة. انقر على أول حافة ساعة ينتقل عندها Q من 1 عائدًا إلى 0.

Q₀ = 0JK
  1. 1حافة الساعة 1
  2. 2حافة الساعة 2
  3. 3حافة الساعة 3
  4. 4حافة الساعة 4
  5. 5حافة الساعة 5
  6. 6حافة الساعة 6
7.نظرية الأعداد والحساب المودوليمتوسطة

جد معكوس 23 بالنسبة إلى 42: العدد x مع 0 < x < 42 و 23·x ≡ 1 (mod 42).

a = 23n = 42
23−1 mod 42 =
8.نظرية الأعداد والحساب المودوليصعبة

حلّ 15x ≡ 30 (mod 39). أعطِ أصغر حل موجب x.

15x ≡ 30 (mod 39)
x =
9.الخوارزميات والتعقيدمتوسطة

ماذا تحسب خوارزمية Floyd–Warshall، وبأي سرعة؟

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

أي من مسائل الإرضاء هذه معروف أنه قابل للحل في زمن كثير حدود؟

  1. ASAT العامة على صيغ في الصيغة العادية العطفية
  2. Bإرضاء الدارات
  3. C3-SAT، حيث يحتوي كل بند على ثلاثة حرفيّات بالضبط
  4. D2-SAT، حيث يحتوي كل بند على حرفيّين (literals) على الأكثر
11.هياكل البياناتمتوسطة

لشجرة ثنائية جذرها 1، وابنه الأيسر 2 والأيمن 3، وللعقدة 2 ابنان 4 (أيسر) و5 (أيمن). ما الاجتياز القبلي؟

  1. A1 2 3 4 5
  2. B1 2 4 5 3
  3. C4 5 2 3 1
  4. D4 2 5 1 3
12.هياكل البياناتصعبة

يجب أن تحتفظ بأصغر k قيمة من تدفق من n عددًا باستخدام ذاكرة O(k). أي طريقة تعمل في زمن O(n log k)؟

  1. Aكومة عظمى حجمها k، يُستبدل جذرها حين تصل قيمة أصغر
  2. Bطابور FIFO لآخر k قيمة
  3. Cكومة صغرى تحمل القيم n كلها، تُستخرج منها أصغر k قيمة في النهاية
  4. Dمصفوفة مرتبة لكل القيم n
13.نظرية البياناتمتوسطة

كم دارة هاملتون مختلفة H للبيان التام K5؟ الدارات التي تختلف فقط في رأس البداية أو الاتجاه تُعدّ واحدة.

K5
H =
14.نظرية البياناتصعبة
1211535812149ABCDEFG

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

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

في الجبر العلائقي، يقابل عامل الإسقاط (π):

  1. Aاختيار الأعمدة التي تظهر في النتيجة
  2. Bربط جدولين عبر مفتاح
  3. Cترتيب النتيجة
  4. Dاختيار الصفوف التي تستوفي شرطًا معيّنًا
16.قواعد البيانات و SQLصعبة

ماذا يُظهر EXPLAIN (أو EXPLAIN ANALYZE في PostgreSQL) لاستعلام ما؟

  1. Aإعادة كتابة للاستعلام بترميز الجبر العلائقي فقط
  2. Bخطة التنفيذ التي اختارها المُحسِّن، مثل عمليات المسح وطرق الربط
  3. Cمعنى كل كلمة مفتاحية من SQL في الاستعلام
  4. Dقائمة المستخدمين الذين نفّذوا الاستعلام
17.شبكات الحاسوبمتوسطة

لماذا يستخدم Wi-Fi تجنّب التصادم (CSMA/CA) بدلًا من كشف التصادم؟

  1. Aلأن الإشارات اللاسلكية لا تتصادم أبدًا
  2. Bلأن كشف التصادم لا يعمل إلا على كابلات الألياف الضوئية، لا على قنوات الراديو اللاسلكية المشتركة
  3. Cلأن Wi-Fi لا يسمح إلا بجهاز واحد في كل شبكة
  4. Dلأن المحطة اللاسلكية لا تستطيع كشف التصادمات بموثوقية أثناء إرسالها
18.شبكات الحاسوبصعبة

لماذا يختار TCP رقم تسلسل أوليًا لا يمكن التنبؤ به لكل اتصال؟

  1. Aلضغط البيانات بكفاءة أكبر
  2. Bلتشفير حمولة كل مقطع
  3. Cلاختيار أفضل مسار إلى الوجهة لمقاطع ذلك الاتصال
  4. Dلتجنب الخلط مع المقاطع القديمة وجعل حقن المقاطع المنتحلة أصعب
19.تقسيم شبكات IPv4متوسطة
/24 → /2511111111111111111111111110000000بتات الشبكةبتات المضيف

تُقسَّم الشبكة 192.168.253.0/24 إلى شبكات فرعية /25، مرقّمة 1، 2، 3، … بدءًا من أدنى عنوان (الشبكة الفرعية 1 تبدأ عند .0). ما الثُمانية الرابعة x من عنوان الشبكة للشبكة الفرعية 2؟

192.168.253.0/24/25الشبكة الفرعية 2 (الشبكة الفرعية 1 تبدأ عند .0)
x =
20.تقسيم شبكات IPv4صعبة
الثُمانية الأخيرة = 245112816413211608140211الشبكةالمضيف

عنوان مضيف هو 10.20.68.245/26. ما الثُمانية الرابعة x من آخر عنوان مضيف قابل للاستخدام في شبكته الفرعية؟

10.20.68.245/26
x =

3المحاليل

1.أنظمة العد

الإجابة: U = 237

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.

اقلب وأضف واحدًا

19 = 0001 0011
مقلوب: 1110 1100
+1 → 1110 1101

اقرأه بلا إشارة

1110 1101₂ = 256 − 19 = 237

الإجابة

U = 237
2.أنظمة العد

الإجابة: M = 64 KiB

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.

البتات والبايتات

256·256·8 = 524288 bit = 65536 B

حوّل إلى KiB

65536/1024 = 64 KiB

الإجابة

M = 64 KiB
3.المنطق القضوي والبراهين

الإجابة: ممكنة

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

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

صنّف

((r → q) ∧ q) → r: 1, 0, 1, 1
1 في 3 من الصفوف الـ 4، و0 في الباقي: ممكنة.

الإجابة

ممكنة
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: N = 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.

ABCD000111100001111010110312041507161120130150141809011010

جمّع الأصفار

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

(C′ + D′)
(A′ + D′)
(A′ + C′)
(A + B′ + C + D)

الصيغة الدنيا POS

F = (C′ + D′)(A′ + D′)(A′ + C′)(A + B′ + C + D)
N = 4

الإجابة

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

الإجابة: حافة الساعة 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

قلّاب JK: 00 يحتفظ، 01 يصفّر (Q = 0)، 10 يضبط (Q = 1)، 11 يتبدّل.

1: J = 1, K = 0 → Q = 1
2: J = 1, K = 0 → Q = 1
3: J = 0, K = 1 → Q = 0
4: J = 0, K = 0 → Q = 0
5: J = 1, K = 1 → Q = 1
6: J = 1, K = 0 → Q = 1

أول تغير من 1 إلى 0

حافة الساعة 3

الإجابة

حافة الساعة 3
7.نظرية الأعداد والحساب المودولي

الإجابة: 23−1 mod 42 = 11

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·23 (mod 42).

r = 42, t = 0
r = 23, q = 1, t = 1
r = 19, q = 1, t = −1
r = 4, q = 4, t = 2
r = 3, q = 1, t = −9
r = 1, q = 3, t = 11

المعكوس

1 ≡ 11·23 (mod 42)
x = 11
تحقّق: 23·11 = 253 = 6·42 + 1

الإجابة

23−1 mod 42 = 11
8.نظرية الأعداد والحساب المودولي

الإجابة: x = 2

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(15, 39) = 3
5x ≡ 10 (mod 13)

حلّ التطابق المختزل

5−1 ≡ 8 (mod 13) → x ≡ 2 (mod 13)

الحلول بالنسبة إلى 39

x ∈ {2, 15, 28}
x = 2

الإجابة

x = 2
9.الخوارزميات والتعقيد

الإجابة: B · 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

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

الإجابة: D · 2-SAT، حيث يحتوي كل بند على حرفيّين (literals) على الأكثر

لماذا هذه هي الإجابة

2-SAT تنتمي إلى P (زمن خطي عبر المكونات قوية الاتصال)، بينما 3-SAT هي NP-تامة.

الإجابة

D · 2-SAT، حيث يحتوي كل بند على حرفيّين (literals) على الأكثر
11.هياكل البيانات

الإجابة: B · 1 2 4 5 3

لماذا هذه هي الإجابة

يزور الاجتياز القبلي 1، ثم شجرته الفرعية اليسرى (2، 4، 5)، ثم 3، والخيارات الأخرى هي الاجتياز الوسطي والبعدي ومستوى بعد مستوى.

الإجابة

B · 1 2 4 5 3
12.هياكل البيانات

الإجابة: A · كومة عظمى حجمها k، يُستبدل جذرها حين تصل قيمة أصغر

لماذا هذه هي الإجابة

جذر الكومة العظمى هو أكبر قيمة محفوظة، وأي قيمة جديدة أصغر تحل محله في O(log k)، فتحفظ الكومة دائمًا أصغر k قيمة حتى الآن.

الإجابة

A · كومة عظمى حجمها k، يُستبدل جذرها حين تصل قيمة أصغر
13.نظرية البيانات

الإجابة: H = 12

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.

عُدّ

H = (5 − 1)!/2 = 24/2 = 12

الإجابة

H = 12
14.نظرية البيانات

الإجابة: d(F) = 13

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: 1, C: 2
B (1): D: 16, G: 13
C (2): E: 5
E (5): F: 13
F (13)
G (13)
D (16)

أقصر مسار

A → C → E → F
d(F) = 13

الإجابة

d(F) = 13
15.قواعد البيانات و SQL

الإجابة: A · اختيار الأعمدة التي تظهر في النتيجة

لماذا هذه هي الإجابة

يُبقي الإسقاط الخصائص المختارة (قائمة SELECT)، بينما يُبقي الاختيار σ الصفوف التي تستوفي شرطًا (جملة WHERE).

الإجابة

A · اختيار الأعمدة التي تظهر في النتيجة
16.قواعد البيانات و SQL

الإجابة: B · خطة التنفيذ التي اختارها المُحسِّن، مثل عمليات المسح وطرق الربط

لماذا هذه هي الإجابة

يعرض EXPLAIN الخطة (مسح بالفهرس أو مسح تتابعي، وخوارزميات الربط، والتكاليف المقدّرة)؛ وينفّذ EXPLAIN ANALYZE الاستعلام أيضًا ويذكر الأزمنة الفعلية.

الإجابة

B · خطة التنفيذ التي اختارها المُحسِّن، مثل عمليات المسح وطرق الربط
17.شبكات الحاسوب

الإجابة: D · لأن المحطة اللاسلكية لا تستطيع كشف التصادمات بموثوقية أثناء إرسالها

لماذا هذه هي الإجابة

لا يستطيع المرسل اللاسلكي سماع الإشارات الضعيفة الأخرى أثناء الإرسال، وبعض المحطات مخفية عن بعضها. لذا ينتظر 802,11 فترات تراجع عشوائية ويستخدم الإشعارات بالاستلام.

الإجابة

D · لأن المحطة اللاسلكية لا تستطيع كشف التصادمات بموثوقية أثناء إرسالها
18.شبكات الحاسوب

الإجابة: D · لتجنب الخلط مع المقاطع القديمة وجعل حقن المقاطع المنتحلة أصعب

لماذا هذه هي الإجابة

تمنع أرقام التسلسل الأولية العشوائية قبول المقاطع المتأخرة من اتصالات قديمة، وتجعل من الصعب على المهاجمين خارج المسار تزوير مقاطع صالحة.

الإجابة

D · لتجنب الخلط مع المقاطع القديمة وجعل حقن المقاطع المنتحلة أصعب
19.تقسيم شبكات IPv4

الإجابة: x = 128

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

27 = 128

الشبكة الفرعية رقم 2

الشبكة: (2 − 1)·128 = 128
البث: 128 + 128 − 1 = 255

الإجابة

x = 128
20.تقسيم شبكات IPv4

الإجابة: x = 254

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: ⌊245/64⌋·64 = 192
البث: 192 + 64 − 1 = 255
المضيفون القابلون للاستخدام: 193 … 254

الإجابة

x = 254

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