Grundlagen der Informatik: Lernpaket

Formelsammlungen, die wichtigsten Lösungsschritte zu jedem Thema und 20 Übungsaufgaben, mit vollständigen Lösungen am Ende.

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1Formeln und Methoden

Zahlensysteme

Stellenwerte
binär 2k, oktal 8k, hex 16k
Ins Dezimalsystem
Σ dk·bk
Aus dem Dezimalsystem
durch die Basis teilen, die Reste von unten nach oben lesen
Hex ↔ binär
eine Hex-Ziffer = 4 Bits
Zweierkomplement
die Bits invertieren und 1 addieren

Aussagenlogik & Beweise

Zeilen einer Wahrheitstafel
2ⁿ
Implikation
p → q ≡ ¬p ∨ q ≡ ¬q → ¬p
Negierte Implikation
¬(p → q) ≡ p ∧ ¬q
Äquivalenz (Bikonditional)
p ↔ q ≡ (p → q) ∧ (q → p)
De Morgan
¬(p ∧ q) ≡ ¬p ∨ ¬q, ¬(p ∨ q) ≡ ¬p ∧ ¬q
Distributivgesetze
p ∨ (q ∧ r) ≡ (p ∨ q) ∧ (p ∨ r), p ∧ (q ∨ r) ≡ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r)
Negierte Quantoren
¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x), ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)
Modus ponens, Modus tollens
p → q, p ⊢ q; p → q, ¬q ⊢ ¬p

Methode

  1. Zähle die verschiedenen Variablen: Die Wahrheitstafel hat 2ⁿ Zeilen und beginnt mit lauter Einsen.
  2. Gib jeder Teilformel eine eigene Spalte und fülle die Spalten von innen nach außen.
  3. Wende die Regel jedes Junktors an: → ist nur bei 1 → 0 gleich 0, ↔ ist 1, wenn beide Seiten übereinstimmen.
  4. Vergleiche bei Äquivalenzen die letzten Spalten Zeile für Zeile; schau bei einem Argument nur auf die Zeilen, in denen alle Prämissen 1 sind.
  5. Um eine quantifizierte Aussage zu negieren, ziehe ¬ nach innen, vertausche ∀ und ∃ und negiere die innere Formel.

Digitaltechnik: Gatter, Karnaugh-Diagramme & Flipflops

Grundgatter
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
Boolesche Regeln
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
De Morgan
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
Reihenfolge im Karnaugh-Diagramm
00, 01, 11, 10 (Gray code)
Gruppe aus 2ᵏ Feldern
verliert k Variablen
4-zu-1-Multiplexer
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
Flipflops
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
Zähler
n Bit: 2ⁿ Zustände; Mod-N: kleinstes n mit 2ⁿ ≥ N; fout = fclk/N
Asynchronzähler
fmax = 1/(n·tpd)
Ring- und Johnson-Zähler
n und 2n Zustände

Methode

  1. Gehe bei einer Schaltung von den Eingängen zum Ausgang vor, ein Gatter nach dem anderen, und schreibe den Wert an jede Leitung, oder schreibe ihren Ausdruck auf und fülle die Wahrheitstabelle aus.
  2. Trage zum Vereinfachen die Einsen (und die Don’t-Cares als X) in ein Karnaugh-Diagramm mit Zeilen und Spalten im Gray-Code ein: 00, 01, 11, 10.
  3. Decke die Einsen mit möglichst wenigen und möglichst großen Gruppen aus 1, 2, 4, 8 oder 16 Feldern ab, auch über den Rand hinweg; jede Gruppe ist ein Produktterm aus den Variablen, die konstant bleiben. Fasse für die POS-Form die Nullen zusammen.
  4. Lies bei Flipflops und Zählern die Eingänge an jeder aktiven Taktflanke ab, schreibe den Zustand nach jeder Flanke auf und denke daran, dass ein n-Bit-Zähler nach 2ⁿ Zuständen überläuft.

Zahlentheorie & modulare Arithmetik

Division mit Rest
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
Euklid
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
Kleinstes gemeinsames Vielfaches
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
Inverse
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
Lineare Kongruenz
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
Eulersche φ-Funktion
φ(n) = n·∏(1 − 1/p), φ(pᵏ) = pᵏ − pᵏ⁻¹
Fermat
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

Methode

  1. Reduziere zuerst jede Zahl modulo n; die Reste liegen zwischen 0 und n − 1.
  2. Teile für einen ggT wiederholt mit dem euklidischen Algorithmus; der letzte Rest ungleich null ist der ggT.
  3. Führe für ein Inverses den erweiterten Algorithmus aus und behalte den Koeffizienten von a; addiere n, falls er negativ ist.
  4. Löse a·x ≡ b, indem du mit a⁻¹ multiplizierst; kombiniere zwei Kongruenzen, indem du x = r₁ + m₁k schreibst.
  5. Schreibe bei Potenzen den Exponenten binär und quadriere wiederholt; bei RSA gilt d = e⁻¹ mod φ(n) mit φ(n) = (p − 1)(q − 1).

Graphentheorie

Handschlaglemma
Σ deg(v) = 2|E|
Vollständige Graphen
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Regulärer Graph
|E| = n·k/2
Baum und Wald
|E| = n − 1, |E| = n − c
Blätter eines Baums
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Euler
Kreis: alle Grade gerade; Weg: genau 2 ungerade Grade
Hamilton-Kreise in Kn
(n − 1)!/2
Dijkstra-Aktualisierung
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
Wege der Länge L
(Mᴸ)ij

Methode

  1. Schreibe den Grad jedes Knotens auf; die Grade summieren sich zum Doppelten der Kantenzahl.
  2. Prüfe bei Euler-Aufgaben, ob der Graph zusammenhängend ist, und zähle die Knoten mit ungeradem Grad.
  3. Verwende bei Bäumen n − 1 Kanten und das Handschlaglemma.
  4. Führe bei Dijkstra eine Tabelle der vorläufigen Abstände und schließe in jeder Runde den kleinsten noch offenen Knoten ab.
  5. Sortiere für einen minimalen aufspannenden Baum die Kanten nach Gewicht und überspringe jede Kante, die einen Kreis schließt (Kruskal), oder lass einen Baum von einem Startknoten aus wachsen (Prim).

IPv4-Subnetting

Hosts pro Subnetz
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
Blockgröße
256 − (mask octet)
Netzadresse
IP AND Maske
Broadcast-Adresse
IP OR (NOT Maske): alle Host-Bits auf 1
Subnetze aus n geliehenen Bits
2n

2Übungsaufgaben

1.ZahlensystemeMittel
Stellenwerte im Zweierkomplement0−12806413201608040201

Das 8-Bit-Muster 0010 0000 speichert eine vorzeichenbehaftete Ganzzahl im Zweierkomplement. Welchen Wert N hat sie im Dezimalsystem?

0010 00008 bit
N =
2.ZahlensystemeSchwer
Klicke auf die Bits, um sie zu setzen012806403201608040201

Setze die Bits auf das 8-Bit-Ergebnis von 1010 0101 << 3. Welchen Wert R hat das Ergebnis dezimal?

1010 0101<< 3
R =
3.Aussagenlogik & BeweiseMittel
TautologieKontradiktionKontingenz

Ist p → (p ∨ q) eine Tautologie, eine Kontradiktion oder eine Kontingenz? Klicke deine Antwort an.

p → (p ∨ q)
  1. 1Tautologie
  2. 2Kontradiktion
  3. 3Kontingenz
4.Aussagenlogik & BeweiseSchwer
qpp ∧ ¬q¬p

Die Prämissen (r ∧ p) → q; r; ¬q sind gegeben. Welche Konklusion folgt daraus? Klicke sie an.

(r ∧ p) → qr¬q
  1. 1q
  2. 2p
  3. 3p ∧ ¬q
  4. 4¬p
5.Digitaltechnik: Gatter, Karnaugh-Diagramme & FlipflopsMittel
ABC00011110010011031204150716

Bestimme mit dem Karnaugh-Diagramm die minimale Summe von Produkten (SOP) von F(A, B, C) = Σm(1, 2, 5, 6). Wie viele Produktterme N hat sie?

F(A, B, C) = Σm(1, 2, 5, 6)
N =
6.Digitaltechnik: Gatter, Karnaugh-Diagramme & FlipflopsSchwer
TQ0​Q0​TQ1​Q1​TQ2​Q2​TQ3​Q3​CLKUP

Ein 4-Bit-Binär-Aufwärtszähler startet bei 14 (dezimal, Q = 1110). Welchen Zählerstand Q (dezimal) zeigt er nach 19 Taktimpulsen?

Q0 = 1419n = 4
Q =
7.Zahlentheorie & modulare ArithmetikMittel

Bestimme die kleinste positive ganze Zahl x mit x ≡ 8 (mod 10) und x ≡ 6 (mod 13).

x ≡ 8 (mod 10)x ≡ 6 (mod 13)
x =
8.Zahlentheorie & modulare ArithmetikSchwer

79 ist eine Primzahl. Bestimme 535726 mod 79 mit dem kleinen Satz von Fermat.

p = 79k = 35726
535726 mod 79 =
9.Algorithmen & KomplexitätMittel

Was ist die Lösung der Rekursionsgleichung T(n) = T(n/2) + O(1)?

  1. AO(log n)
  2. BO(1)
  3. CO(n log n)
  4. DO(n)
10.Algorithmen & KomplexitätSchwer

Ein Problem ist NP-vollständig, wenn es:

  1. AIn NP liegt und sich jedes NP-Problem in Polynomialzeit darauf reduzieren lässt
  2. BUnmöglich zu lösen ist
  3. CIn Polynomialzeit lösbar ist
  4. DAußerhalb von NP liegt, aber schwerer als alle NP-Probleme ist, wie das Halteproblem
11.DatenstrukturenMittel

Wie viele Knoten hat ein perfekter Binärbaum der Höhe h, wenn die Höhe in Kanten gezählt wird?

  1. A2h
  2. B2h + 1
  3. C2h+1 − 1
  4. Dh2
12.DatenstrukturenSchwer

Welches Paar von Traversierungen bestimmt immer einen eindeutigen Binärbaum mit verschiedenen Schlüsseln?

  1. APre-Order und In-Order
  2. BLevel-Order allein
  3. CPre-Order allein
  4. DPre-Order und Post-Order
13.GraphentheorieMittel
ABCDEFGEuler-KreisEuler-Weg, kein Kreiskeines von beiden

Hat der zusammenhängende Graph einen Euler-Kreis, einen Euler-Weg, der kein Kreis ist, oder keines von beiden? Klicke deine Antwort an.

|V| = 7|E| = 10
  1. 1Euler-Kreis
  2. 2Euler-Weg, kein Kreis
  3. 3keines von beiden
14.GraphentheorieSchwer
31978591612ABCDEF

Der Kruskal-Algorithmus baut einen minimalen aufspannenden Baum auf. Klicke die Kante an, die er als Kante Nummer 4 hinzufügt; übersprungene Kanten zählen nicht.

k = 4
  1. 1Kante AB
  2. 2Kante AC
  3. 3Kante BD
  4. 4Kante CE
  5. 5Kante DE
  6. 6Kante DF
  7. 7Kante EF
  8. 8Kante BE
15.Datenbanken & SQLMittel

Warum werden Indizes auf Spalten angelegt?

  1. AUm NULL-Werte zu verhindern
  2. BUm Einfügungen und Aktualisierungen auf diesen Spalten schneller zu machen
  3. CUm Speicherplatz zu sparen
  4. DUm Suchen und Joins auf diesen Spalten zu beschleunigen
16.Datenbanken & SQLSchwer

Es gibt einen zusammengesetzten Index auf (last_name, first_name). Welche Bedingung kann ihn am wirksamsten nutzen?

  1. AWHERE UPPER(first_name) = 'EVA'
  2. BWHERE first_name LIKE '%a'
  3. CWHERE first_name = 'Eva'
  4. DWHERE last_name = 'Jansen'
17.RechnernetzeMittel

Was gibt ein MX-Eintrag im DNS an?

  1. ADie IPv4-Adresse eines Webservers
  2. BDie Mailserver, die E-Mails für eine Domain annehmen
  3. CEinen Aliasnamen für einen anderen Host
  4. DDie Nameserver einer Zone
18.RechnernetzeSchwer

Ein DNS-Cache-Poisoning-Angriff zielt darauf ab:

  1. AEinen Resolver dazu zu bringen, eine falsche IP-Adresse für eine Domain zu speichern
  2. BDNS-Server zu löschen
  3. CWLAN-Passwörter zu stehlen
  4. DEinen Server mit Verkehr zu überlasten, sodass er keine Anfragen mehr beantwortet
19.IPv4-SubnettingMittel
255.255.248.011111111111111111111100000000000NetzbitsHostbits

Ein Subnetz verwendet die Maske 255.255.248.0. Wie viele nutzbare Hostadressen H hat es?

255.255.248.0
H =
20.IPv4-SubnettingSchwer
letztes Oktett = 62012806413211618141201NetzHost

Ein Host hat die Adresse 10.20.240.62/26. Welches ist das vierte Oktett x der letzten nutzbaren Hostadresse in seinem Subnetz?

10.20.240.62/26
x =

3Lösungen

1.Zahlensysteme

Antwort: N = 32

Stellenwertsysteme: Jede Ziffer ist ihren Wert mal eine Potenz der Basis wert. Im Binärsystem sind die Stellen 1, 2, 4, 8, 16, … wert, im Hexadezimalsystem 1, 16, 256, …, wobei A–F für 10–15 stehen. Im 8-Bit-Zweierkomplement ist das linke Bit −128 statt +128 wert; so werden negative Zahlen gespeichert.

Stellenwerte addieren

Die übrigen Bits behalten ihre normalen positiven Werte.

32 = 32

Antwort

N = 32
2.Zahlensysteme

Antwort: R = 40

Bits setzen: Jedes Bit hat den Wert einer Zweierpotenz (128, 64, …, 1). Eine Hexadezimalziffer entspricht genau vier Bits, und im 8-Bit-Zweierkomplement hat das linke Bit den Wert −128. Bitweise Operationen wirken auf jede Bitposition einzeln.

Bit für Bit

Das Linksschieben um 3 verschiebt jedes Bit um 3 Stellen nach links; Bits, die am linken Ende herausfallen, gehen verloren, und rechts kommen Nullen nach.

1010 0101 << 3
= 0010 1000

Wert des Ergebnisses

0010 1000₂ = 40

Antwort

R = 40
3.Aussagenlogik & Beweise

Antwort: Tautologie

Logische Äquivalenz: Zwei Formeln sind äquivalent (≡), wenn sie in jeder Zeile der Wahrheitstafel denselben Wert haben. Eine Tautologie ist in jeder Zeile 1, eine Kontradiktion in jeder Zeile 0, und eine Kontingenz ist keines von beiden. Nützliche Gesetze: De Morgan, ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b und ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b; a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (Kontraposition); ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b; und die Distributivgesetze, a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c).

Wahrheitstafel Zeile für Zeile

p = 1, q = 1: p ∨ q = 1, p → (p ∨ q) = 1
p = 1, q = 0: p ∨ q = 1, p → (p ∨ q) = 1
p = 0, q = 1: p ∨ q = 1, p → (p ∨ q) = 1
p = 0, q = 0: p ∨ q = 0, p → (p ∨ q) = 1

Einordnen

p → (p ∨ q): 1, 1, 1, 1
In jeder Zeile 1: eine Tautologie.

Antwort

Tautologie
4.Aussagenlogik & Beweise

Antwort: ¬p

Quantoren und Argumente: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) und ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x). Ziehe eine Negation nach innen, vertausche jeden Quantor, den sie passiert, und negiere die innere Formel mit den aussagenlogischen Gesetzen, etwa ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b. Ein Argument ist gültig, wenn die Konklusion in jeder Zeile 1 ist, in der alle Prämissen 1 sind. Eine einzige Zeile mit wahren Prämissen und falscher Konklusion ist ein Gegenbeispiel und zeigt, dass das Argument ungültig ist.

Zeilen, in denen alle Prämissen wahr sind

p = 0, q = 0, r = 1: q = 0, p = 0, p ∧ ¬q = 0, ¬p = 1

Schlussfolgerung

¬p (Modus tollens mit einer Konjunktion)

Antwort

¬p
5.Digitaltechnik: Gatter, Karnaugh-Diagramme & Flipflops

Antwort: N = 2

Karnaugh-Diagramme: Die Felder sind im Gray-Code (00, 01, 11, 10) angeordnet, benachbarte Felder, auch die über den Rand hinweg, unterscheiden sich also in genau einer Variablen. Fasse die Einsen in Rechtecken aus 1, 2, 4, 8 oder 16 Feldern zusammen, so groß und so wenige wie möglich, bis jede 1 abgedeckt ist. Jede Gruppe ist ein Produktterm: die Variablen, die in ihr konstant bleiben. Eine Gruppe aus 2ᵏ Feldern verliert k Variablen. Don’t-Cares (X) dürfen genutzt werden, um Gruppen zu vergrößern, müssen aber nie abgedeckt werden. Fasst du stattdessen die Nullen zusammen, erhältst du die minimale POS-Form.

ABC00011110010011031204150716

Die Einsen zusammenfassen

Jede Gruppe ist ein Rechteck aus 2ᵏ Feldern; Randfelder sind Nachbarn der Felder am gegenüberliegenden Rand.

B′C
BC′

Minimale SOP-Form

F = B′C + BC′
N = 2

Antwort

N = 2
6.Digitaltechnik: Gatter, Karnaugh-Diagramme & Flipflops

Antwort: Q = 1

Flipflops und Zähler: Ein Flipflop ändert sich nur bei der aktiven Taktflanke. D übernimmt seinen Eingang (Q⁺ = D); T kippt bei T = 1; JK hält bei 00, setzt bei 01 zurück, setzt bei 10 und kippt bei 11. Ein n-Bit-Binärzähler hat 2ⁿ Zustände und zählt modulo 2ⁿ; ein Mod-N-Zähler läuft 0, 1, …, N − 1 und wieder auf 0 und braucht die kleinste Anzahl n von Flipflops mit 2ⁿ ≥ N. Jede Stufe eines Asynchronzählers halbiert die Frequenz, daher läuft der letzte Ausgang eines Mod-N-Zählers mit fclk/N. Ein Johnson-Zähler aus n Flipflops hat 2n Zustände, ein Ringzähler n.

Volle Zyklen

Alle 16 Impulse bringen den Zähler in denselben Zustand zurück.

19 = 1·16 + 3

Zählerstand nach den restlichen Impulsen

Q = (14 + 3) mod 16 = 1
Q = 0001₂

Antwort

Q = 1
7.Zahlentheorie & modulare Arithmetik

Antwort: x = 58

Inverse und Kongruenzen: a hat genau dann ein Inverses modulo n, wenn ggT(a, n) = 1. Der erweiterte euklidische Algorithmus schreibt 1 = s·n + t·a, und dann ist a⁻¹ ≡ t (mod n). Eine Kongruenz a·x ≡ b (mod n) mit ggT(a, n) = 1 hat die Lösung x ≡ a⁻¹·b. Zwei Kongruenzen x ≡ r₁ (mod m₁) und x ≡ r₂ (mod m₂) mit teilerfremden Moduln haben eine Lösung modulo m₁·m₂ (chinesischer Restsatz). Eulers φ(n) zählt die Zahlen von 1 bis n, die zu n teilerfremd sind: φ(n) = n·∏(1 − 1/p).

Erste Kongruenz

x = 8 + 10k

Zweite Kongruenz

8 + 10k ≡ 6 (mod 13) → 10k ≡ 11 (mod 13)
k ≡ 4·11 ≡ 5 (mod 13)

Ergebnis

x = 8 + 10·5 = 58
x = 58
Probe: 58 mod 10 = 8, 58 mod 13 = 6

Antwort

x = 58
8.Zahlentheorie & modulare Arithmetik

Antwort: 535726 mod 79 = 25

Modulare Potenzen und RSA: Berechne aᵏ mod n durch wiederholtes Quadrieren: Schreibe k binär, quadriere, reduziere nach jedem Schritt und multipliziere die Potenzen, deren Bit 1 ist. Fermat: aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) für eine Primzahl p, die a nicht teilt, der Exponent lässt sich also modulo p − 1 reduzieren. RSA: Wähle Primzahlen p und q, n = p·q und φ(n) = (p − 1)(q − 1); der öffentliche Exponent e ist teilerfremd zu φ(n), und der private Exponent ist d = e⁻¹ mod φ(n). Verschlüssele mit c = mᵉ mod n und entschlüssele mit m = cᵈ mod n.

Den Exponenten reduzieren

35726 mod 78 = 2
535726 ≡ 52 (mod 79)

Kleine Potenz

52 mod 79 = 25

Antwort

535726 mod 79 = 25
9.Algorithmen & Komplexität

Antwort: A · O(log n)

Warum das die Antwort ist

Das Problem halbiert sich bei jedem Schritt mit konstantem Aufwand pro Schritt, also gibt es etwa log₂ n Schritte.

Antwort

A · O(log n)
10.Algorithmen & Komplexität

Antwort: A · In NP liegt und sich jedes NP-Problem in Polynomialzeit darauf reduzieren lässt

Warum das die Antwort ist

NP-vollständige Probleme sind die schwersten in NP; ein polynomieller Algorithmus für eines davon würde einen für ganz NP liefern.

Antwort

A · In NP liegt und sich jedes NP-Problem in Polynomialzeit darauf reduzieren lässt
11.Datenstrukturen

Antwort: C · 2h+1 − 1

Warum das die Antwort ist

Die Summe 1 + 2 + 4 + ... + 2h ergibt 2h+1 − 1; zum Beispiel ergibt Höhe 2 genau 7 Knoten.

Antwort

C · 2h+1 − 1
12.Datenstrukturen

Antwort: A · Pre-Order und In-Order

Warum das die Antwort ist

Pre-Order liefert die Wurzel, und ihre Position in der In-Order-Folge trennt linken und rechten Teilbaum; Pre-Order mit Post-Order ist mehrdeutig, wenn ein Knoten nur ein Kind hat.

Antwort

A · Pre-Order und In-Order
13.Graphentheorie

Antwort: keines von beiden

Euler, Hamilton und Bäume: Ein zusammenhängender Graph hat einen Euler-Kreis (jede Kante einmal, zurück zum Start), wenn jeder Knoten geraden Grad hat, und einen Euler-Weg, der kein Kreis ist, wenn genau zwei Knoten ungeraden Grad haben; der Weg verläuft dann von einem ungeraden Knoten zum anderen. Ein Hamilton-Kreis besucht jeden Knoten einmal; Kn hat (n − 1)!/2 davon. Ein Baum mit n Knoten hat n − 1 Kanten, und ein zusammenhängender Graph mit m Kanten behält einen aufspannenden Baum, wenn man m − n + 1 Kanten entfernt.

Grade

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

Ungerade Knoten

B, D, E, G → 4
keines von beiden

Antwort

keines von beiden
14.Graphentheorie

Antwort: Kante CE

Kürzeste Wege und aufspannende Bäume: Der Dijkstra-Algorithmus schließt in jeder Runde einen Knoten ab: den offenen Knoten mit dem kleinsten vorläufigen Abstand. Sein Abstand ist dann endgültig, und jeder Nachbar v erhält d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)). Der Kruskal-Algorithmus baut einen minimalen aufspannenden Baum auf, indem er die Kanten von leicht nach schwer nimmt und jede Kante überspringt, die einen Kreis schließen würde; der Prim-Algorithmus lässt einen Baum von einem Startknoten aus wachsen, indem er immer die leichteste Kante hinzufügt, die aus ihm herausführt. Ein aufspannender Baum mit n Knoten hat n − 1 Kanten.

Kruskal-Algorithmus

1. AB (3)
2. DE (5)
3. BD (7)
4. CE (8)
5. DF (9)

Kantennummer 4

CE

Antwort

Kante CE
15.Datenbanken & SQL

Antwort: D · Um Suchen und Joins auf diesen Spalten zu beschleunigen

Warum das die Antwort ist

Indizes (oft B-Bäume) beschleunigen Suchvorgänge, belegen aber Speicher und verlangsamen Einfügungen und Aktualisierungen, die sie pflegen müssen.

Antwort

D · Um Suchen und Joins auf diesen Spalten zu beschleunigen
16.Datenbanken & SQL

Antwort: D · WHERE last_name = 'Jansen'

Warum das die Antwort ist

Ein zusammengesetzter B-Baum-Index ist nach last_name und dann nach first_name geordnet, daher funktioniert eine Suche über die führende Spalte, first_name allein kann die Ordnung aber nicht nutzen.

Antwort

D · WHERE last_name = 'Jansen'
17.Rechnernetze

Antwort: B · Die Mailserver, die E-Mails für eine Domain annehmen

Warum das die Antwort ist

MX-Einträge (Mail Exchange) listen Mailserver mit Prioritäten auf, damit sendende Server wissen, wohin sie Mails für diese Domain zustellen sollen.

Antwort

B · Die Mailserver, die E-Mails für eine Domain annehmen
18.Rechnernetze

Antwort: A · Einen Resolver dazu zu bringen, eine falsche IP-Adresse für eine Domain zu speichern

Warum das die Antwort ist

Beim Poisoning werden gefälschte Einträge in den Cache eines Resolvers eingeschleust. DNSSEC fügt Signaturen hinzu, damit Resolver Einträge prüfen können.

Antwort

A · Einen Resolver dazu zu bringen, eine falsche IP-Adresse für eine Domain zu speichern
19.IPv4-Subnetting

Antwort: H = 2046

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).

Präfixlänge

255.255.248.0 = /21

Nutzbare Hosts

211 − 2 = 2046

Antwort

H = 2046
20.IPv4-Subnetting

Antwort: x = 62

IPv4-Subnetting: Eine Adresse hat 32 Bits. Das Präfix /p gibt an, wie viele führende Bits das Netz bezeichnen; die übrigen 32 − p Bits nummerieren die Hosts. Ein Subnetz hat 2³²⁻ᵖ Adressen, aber die erste (Netzadresse) und die letzte (Broadcast-Adresse) können keinem Host gegeben werden, also passen 2³²⁻ᵖ − 2 Hosts hinein. Ausnahmen: Ein /31 (Punkt-zu-Punkt-Verbindung, RFC 3021) nutzt beide seiner 2 Adressen für Hosts, und ein /32 ist eine einzelne Adresse (ein einzelner Host oder ein Loopback).

Blockgröße

26 = 64

Subnetz dieses Hosts

Netz: ⌊62/64⌋·64 = 0
Broadcast: 0 + 64 − 1 = 63
nutzbare Hosts: 1 … 62

Antwort

x = 62

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