कंप्यूटर विज्ञान के मूल सिद्धांत: क्रैम पैक

सूत्र-पत्रक, हर विषय के मुख्य विधि-चरण और 20 अभ्यास प्रश्न, पूरे हल पीछे दिए गए हैं।

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1सूत्र और विधियाँ

संख्या पद्धतियाँ

स्थानीय मान
बाइनरी 2k, ऑक्टल 8k, हेक्स 16k
दशमलव में
Σ dk·bk
दशमलव से
आधार से भाग दें, शेषफल नीचे से ऊपर पढ़ें
हेक्स ↔ बाइनरी
एक हेक्स अंक = 4 बिट
टू’ज़ कॉम्प्लीमेंट
बिट उलटें और 1 जोड़ें

प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँ

सत्यमान सारणी की पंक्तियाँ
2ⁿ
निहितार्थ
p → q ≡ ¬p ∨ q ≡ ¬q → ¬p
निषिद्ध निहितार्थ
¬(p → q) ≡ p ∧ ¬q
द्विनिहितार्थ
p ↔ q ≡ (p → q) ∧ (q → p)
डी मॉर्गन
¬(p ∧ q) ≡ ¬p ∨ ¬q, ¬(p ∨ q) ≡ ¬p ∧ ¬q
वितरण नियम
p ∨ (q ∧ r) ≡ (p ∨ q) ∧ (p ∨ r), p ∧ (q ∨ r) ≡ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r)
निषिद्ध परिमाणक
¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x), ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)
मोडस पोनेंस, मोडस टोलेंस
p → q, p ⊢ q; p → q, ¬q ⊢ ¬p

विधि

  1. अलग-अलग चरों को गिनें: सत्यमान सारणी में 2ⁿ पंक्तियाँ होती हैं, जो सभी के 1 होने से शुरू होती हैं।
  2. हर उप-सूत्र को अपना अलग स्तंभ दें और स्तंभों को भीतर से बाहर की ओर भरें।
  3. हर संयोजक का नियम लगाएँ: → केवल 1 → 0 के लिए 0 होता है, ↔ तब 1 होता है जब दोनों पक्ष समान हों।
  4. तुल्यता के लिए अंतिम स्तंभों की पंक्ति-दर-पंक्ति तुलना करें; किसी तर्क के लिए केवल उन्हीं पंक्तियों को देखें जिनमें हर आधार-वाक्य 1 हो।
  5. परिमाणक वाले कथन का निषेध करने के लिए ¬ को भीतर ले जाएँ, ∀ और ∃ आपस में बदलें, और भीतरी सूत्र का निषेध करें।

डिजिटल लॉजिक: गेट, K-मानचित्र और फ़्लिप-फ़्लॉप

मूल गेट
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
बूलीय नियम
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
डी मॉर्गन
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
कार्नो मानचित्र का क्रम
00, 01, 11, 10 (Gray code)
2ᵏ खानों का समूह
k चर खो देता है
4-से-1 मल्टीप्लेक्सर
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
फ़्लिप-फ़्लॉप
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
काउंटर
n-बिट: 2ⁿ अवस्थाएँ; mod-N: सबसे छोटा n जिसमें 2ⁿ ≥ N; fout = fclk/N
रिपल काउंटर
fmax = 1/(n·tpd)
रिंग और जॉनसन काउंटर
n और 2n अवस्थाएँ

विधि

  1. परिपथ के लिए निवेशों से निर्गत तक एक-एक गेट करके काम करें और हर तार पर मान लिखें, या उसका व्यंजक लिखें और सत्यमान सारणी भरें।
  2. सरलीकरण के लिए 1 (और डोंट-केयर को X के रूप में) को ग्रे-कोड पंक्तियों और स्तंभों वाले कार्नो मानचित्र में रखें: 00, 01, 11, 10।
  3. 1 को 1, 2, 4, 8 या 16 खानों के जितने कम और जितने बड़े संभव हों उतने समूहों से ढकें, किनारों से लिपटते हुए; हर समूह एक गुणन पद है जो उन चरों से बना है जो स्थिर रहते हैं। POS रूप के लिए 0 को समूहित करें।
  4. फ़्लिप-फ़्लॉप और काउंटरों के लिए हर सक्रिय क्लॉक कोर पर निवेश पढ़ें, हर कोर के बाद अवस्था लिखें, और याद रखें कि n-बिट काउंटर 2ⁿ अवस्थाओं के बाद लौट जाता है।

संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणित

शेषफल सहित विभाजन
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
यूक्लिड
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
लघुत्तम समापवर्त्य
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
व्युत्क्रम
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
रैखिक सर्वांगसमता
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
यूलर का टोशेंट
φ(n) = n·∏(1 − 1/p), φ(pᵏ) = pᵏ − pᵏ⁻¹
फर्मा
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

विधि

  1. पहले हर संख्या को n के मापांक में घटाएँ; शेषफल 0 से n − 1 के बीच होते हैं।
  2. gcd के लिए यूक्लिड एल्गोरिथ्म से बार-बार भाग दें; अंतिम अशून्य शेषफल ही gcd है।
  3. प्रतिलोम के लिए विस्तारित एल्गोरिथ्म चलाएँ और a का गुणांक रखें; ऋणात्मक हो तो n जोड़ें।
  4. a·x ≡ b को हल करने के लिए a⁻¹ से गुणा करें; दो सर्वांगसमताओं को x = r₁ + m₁k लिखकर मिलाएँ।
  5. घातों के लिए घातांक को द्विआधारी में लिखें और बार-बार वर्ग करें; RSA में d = e⁻¹ mod φ(n) होता है, जहाँ φ(n) = (p − 1)(q − 1)।

ग्राफ़ सिद्धांत

हैंडशेक लेमा
Σ deg(v) = 2|E|
पूर्ण ग्राफ़
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
नियमित ग्राफ़
|E| = n·k/2
वृक्ष और वन
|E| = n − 1, |E| = n − c
वृक्ष के पत्ते
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
यूलर
परिपथ: सभी घात सम; पथ: ठीक 2 घात विषम
Kn में हैमिल्टन परिपथ
(n − 1)!/2
डाइक्स्ट्रा अद्यतन
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
लंबाई L की वॉक
(Mᴸ)ij

विधि

  1. हर शीर्ष की घात लिखें; घातों का योग कोरों की संख्या का दोगुना होता है।
  2. यूलर के प्रश्नों में जाँचें कि ग्राफ़ संबद्ध है और विषम घात वाले शीर्षों को गिनें।
  3. वृक्षों के लिए n − 1 कोरों और हैंडशेक लेमा का उपयोग करें।
  4. डाइक्स्ट्रा के लिए अस्थायी दूरियों की सारणी रखें और हर चक्र में सबसे छोटी दूरी वाले अनिर्धारित शीर्ष को निर्धारित करें।
  5. न्यूनतम स्पैनिंग ट्री के लिए कोरों को भार के अनुसार क्रमबद्ध करें और चक्र बनाने वाली हर कोर छोड़ दें (क्रुस्कल), या किसी प्रारंभिक शीर्ष से एक वृक्ष बढ़ाएँ (प्रिम)।

IPv4 सबनेटिंग

प्रति सबनेट होस्ट
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
ब्लॉक आकार
256 − (mask octet)
नेटवर्क पता
IP AND मास्क
ब्रॉडकास्ट पता
IP OR (NOT mask): सभी होस्ट बिट 1
n उधार लिए बिट से सबनेट
2n

2अभ्यास प्रश्न

1.संख्या पद्धतियाँमध्यम
8-बिट दो का पूरक0−12806403201608040201

बिट इस तरह सेट करें कि वे 8-बिट 2 के पूरक में −83 संग्रहीत करें। चिह्नरहित संख्या के रूप में पढ़ने पर पैटर्न का मान U क्या है?

N = −838 bit
U =
2.संख्या पद्धतियाँकठिन
10 बिट, चिह्नरहित, N = ???????????

10 बिटों में समाने वाला सबसे बड़ा अचिह्नित पूर्णांक N क्या है?

10 bit
N =
3.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँमध्यम
¬(r ∨ p) ∧ ¬¬q(r ∨ p) ∧ ¬¬q¬(r ∨ p) ∧ ¬q¬(r ∨ p) → ¬¬q

आप (r ∨ p) → ¬q को विरोधाभास द्वारा सिद्ध करना चाहते हैं। शुरू में कौन-सा कथन मानेंगे? उस पर क्लिक करें।

(r ∨ p) → ¬q
  1. 1¬(r ∨ p) ∧ ¬¬q
  2. 2(r ∨ p) ∧ ¬¬q
  3. 3¬(r ∨ p) ∧ ¬q
  4. 4¬(r ∨ p) → ¬¬q
4.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँकठिन
∃x (¬F(x) ∧ G(x))∀x (F(x) ∧ ¬G(x))∃x (F(x) ∧ ¬G(x))∃x (F(x) → ¬G(x))

निषेध को पूरी तरह भीतर ले जाने पर कौन-सा कथन ¬∀x (F(x) → G(x)) के तुल्य है? उस पर क्लिक करें।

¬∀x (F(x) → G(x))
  1. 1∃x (¬F(x) ∧ G(x))
  2. 2∀x (F(x) ∧ ¬G(x))
  3. 3∃x (F(x) ∧ ¬G(x))
  4. 4∃x (F(x) → ¬G(x))
5.डिजिटल लॉजिक: गेट, K-मानचित्र और फ़्लिप-फ़्लॉपमध्यम
ABCD000111100001111010111302140517160120131150141809011010

F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 3, 4, 6, 7, 8, 15) का न्यूनतम गुणनफलों का योग (SOP) रूप कार्नो मानचित्र से ज्ञात करें। उसमें कितने गुणन पद N हैं?

F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 3, 4, 6, 7, 8, 15)
N =
6.डिजिटल लॉजिक: गेट, K-मानचित्र और फ़्लिप-फ़्लॉपकठिन
ABCD00011110000111100011X30204050716112013X150140809011110

F(A, B, C, D) = Σm(1, 6, 10, 12) + d(3, 15) के लिए, जहाँ d डोंट-केयर स्थितियों को दर्शाता है, अनिवार्य प्रमुख प्रभाव्यों (एसेंशियल प्राइम इम्प्लिकेंट) की संख्या N ज्ञात करें।

F(A, B, C, D) = Σm(1, 6, 10, 12) + d(3, 15)
N =
7.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणितमध्यम

29 के मापांक में 19 का प्रतिलोम ज्ञात करें: वह संख्या x जिसके लिए 0 < x < 29 और 19·x ≡ 1 (mod 29)।

a = 19n = 29
19−1 mod 29 =
8.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणितकठिन

24x ≡ 8 (mod 32) हल करें। सबसे छोटा धनात्मक हल x दें।

24x ≡ 8 (mod 32)
x =
9.एल्गोरिदम और जटिलतामध्यम

रिकरेंस T(n) = T(n − 1) + O(n) का हल क्या है?

  1. AO(2ⁿ)
  2. BO(n²)
  3. CO(n)
  4. DO(n log n)
10.एल्गोरिदम और जटिलताकठिन

कौन-सी तकनीक किसी भी इनपुट पर क्विकसॉर्ट को अपेक्षित (expected) O(n log n) रनिंग टाइम देती है?

  1. Aक्विकसॉर्ट चलाने से पहले इनपुट को सॉर्ट करना
  2. Bपिवट को समान रूप से यादृच्छिक (uniformly at random) चुनना
  3. Cकेवल बाईं ओर रिकर्शन का उपयोग करना
  4. Dहमेशा पहला तत्व चुनना
11.डेटा संरचनाएँमध्यम

संतुलित बाइनरी सर्च ट्री में किसी कुंजी को खोजने की समय जटिलता क्या है?

  1. AO(n)
  2. BO(log n)
  3. CO(1)
  4. DO(n log n)
12.डेटा संरचनाएँकठिन

हैश टेबल के सही काम करने के लिए हैश और समानता (equality) को कौन-सा नियम मानना चाहिए?

  1. Aअलग कुंजियों के हैश मान अलग होने चाहिए
  2. Bसमान हैश मानों का अर्थ है समान कुंजियाँ
  3. Cसमान कुंजियों के हैश मान समान होने चाहिए
  4. Dहैश मान अभाज्य संख्याएँ होने चाहिए
13.ग्राफ़ सिद्धांतमध्यम

एक संबद्ध ग्राफ़ में 16 शीर्ष और 16 कोरें हैं। स्पैनिंग ट्री बचाने के लिए कितनी कोरें k हटानी होंगी?

|V| = 16|E| = 16
k =
14.ग्राफ़ सिद्धांतकठिन
15191016147518ABCDEF

भारित ग्राफ़ के न्यूनतम स्पैनिंग ट्री का कुल भार W ज्ञात करें।

|V| = 6|E| = 9
W =
15.डेटाबेस और SQLमध्यम

अधिकांश डेटाबेस में SELECT price * 2 AS double_price FROM t WHERE double_price > 10 विफल क्यों होता है?

  1. ASELECT सूची में अंकगणित की अनुमति नहीं है
  2. BWHERE केवल टेक्स्ट कॉलमों की तुलना कर सकता है
  3. CWHERE का मूल्यांकन SELECT सूची से पहले होता है, इसलिए उपनाम अभी मौजूद नहीं है
  4. Dउपनामों में अंडरस्कोर नहीं हो सकता
16.डेटाबेस और SQLकठिन

write-ahead logging (WAL) नियम क्या अपेक्षा करता है?

  1. Aडेटा पेज लॉग से पहले लिखे जाने चाहिए
  2. Bकिसी परिवर्तन का लॉग रिकॉर्ड बदले गए डेटा पेज से पहले स्थिर भंडारण तक पहुँचना चाहिए
  3. Cलॉग केवल क्रैश के बाद लिखा जाता है
  4. Dहर क्वेरी पार्स होने से पहले लॉग होनी चाहिए
17.कंप्यूटर नेटवर्कमध्यम

किसी होस्ट पर डिफ़ॉल्ट गेटवे की क्या भूमिका है?

  1. Aयह वह राउटर है जिसका उपयोग अन्य नेटवर्कों के ट्रैफ़िक के लिए होता है
  2. Bयह DNS सर्वर है
  3. Cयह MAC पते आवंटित करता है
  4. Dयह वह स्विच पोर्ट है जिससे होस्ट जुड़ा है
18.कंप्यूटर नेटवर्ककठिन

पतों की कमी के लिए IPv6 को NAT की आवश्यकता क्यों नहीं है?

  1. AIPv6 सभी पतों को एन्क्रिप्ट करता है
  2. BIPv6 केवल स्थानीय नेटवर्कों पर काम करता है, इसलिए पतों को वैश्विक रूप से साझा करने की आवश्यकता नहीं पड़ती
  3. Cइसका 128-बिट पता स्थान इतना बड़ा है कि हर उपकरण को एक वैश्विक पता दिया जा सकता है
  4. DIPv6 पतों का उपयोग नहीं करता
19.IPv4 सबनेटिंगमध्यम
/24 → /2811111111111111111111111111110000नेटवर्क बिटहोस्ट बिट

नेटवर्क 192.168.10.0/24 को कम से कम 12 बराबर सबनेट में बाँटना है। यदि आप जितनी कम हो सकें उतनी बिटें उधार लें, तो हर सबनेट में कितने उपयोगी होस्ट H होंगे?

192.168.10.0/2412 subnets
H =
20.IPv4 सबनेटिंगकठिन
तीसरा ऑक्टेट 240 … 244112816413211608040201साझाभिन्न

एक राउटर के पास इन नेटवर्कों के लिए रूट हैं: 10.214.240.0/24, 10.214.241.0/24, 10.214.242.0/24, 10.214.243.0/24, 10.214.244.0/24। इन सबको कवर करने वाले एकल सारांश रूट की सबसे लंबी उपसर्ग लंबाई p क्या है?

10.214.240.0/24 … 10.214.244.0/24
p =

3विलयन

1.संख्या पद्धतियाँ

उत्तर: U = 173

बिट सेट करना: हर बिट दो की एक घात के बराबर है (128, 64, …, 1)। एक हेक्स अंक ठीक चार बिट होता है, और 8-बिट 2 के पूरक में सबसे बाएँ बिट का मान −128 होता है। बिटवाइज़ संक्रियाएँ हर बिट स्थान पर अलग-अलग काम करती हैं।

उलटें और एक जोड़ें

83 = 0101 0011
उलटा हुआ: 1010 1100
+1 → 1010 1101

अचिह्नित रूप में पढ़ें

1010 1101₂ = 256 − 83 = 173

उत्तर

U = 173
2.संख्या पद्धतियाँ

उत्तर: N = 1023

स्थानीय मान संख्या पद्धतियाँ: हर अंक का मान उसके मान गुणा आधार की एक घात होता है। द्विआधारी में स्थान 1, 2, 4, 8, 16, … के होते हैं; षोडशआधारी में 1, 16, 256, …, जहाँ A–F का अर्थ 10–15 है। 8-बिट दो के पूरक में सबसे बाईं बिट +128 के बजाय −128 की होती है; ऋणात्मक संख्याएँ इसी तरह संग्रहीत होती हैं।

सबसे बड़ा मान

210 − 1 = 1023

उत्तर

N = 1023
3.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँ

उत्तर: (r ∨ p) ∧ ¬¬q

तार्किक तुल्यता: दो सूत्र तुल्य (≡) होते हैं जब सत्यमान सारणी की हर पंक्ति में उनका मान समान हो। पुनरुक्ति हर पंक्ति में 1 होती है, विरोधोक्ति हर पंक्ति में 0, और आपातिक कथन इनमें से कुछ नहीं होता। उपयोगी नियम: डी मॉर्गन, ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b और ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b; a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (प्रतिधनात्मक); ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b; और वितरण नियम, a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c)।

निहितार्थ के भाग

a = r ∨ p, b = ¬q

निहितार्थ का निषेध

¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b = (r ∨ p) ∧ ¬¬q

उत्तर

(r ∨ p) ∧ ¬¬q

यदि मान्यता विरोधाभास की ओर ले जाए, तो निहितार्थ सत्य होना चाहिए।

4.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँ

उत्तर: ∃x (F(x) ∧ ¬G(x))

परिमाणक और तर्क: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) और ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)। निषेध को भीतर ले जाएँ, उसके रास्ते में आने वाले हर परिमाणक को बदलें, और भीतरी सूत्र का निषेध प्रस्ताविक नियमों से करें, जैसे ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b। तर्क वैध होता है जब उन सभी पंक्तियों में निष्कर्ष 1 हो जिनमें सभी आधार-वाक्य 1 हों। सत्य आधार-वाक्यों और असत्य निष्कर्ष वाली एक भी पंक्ति प्रति-उदाहरण है और दिखाती है कि तर्क अवैध है।

निषेध को भीतर ले जाएँ

¬∀x (F(x) → G(x)) ≡ ∃x (F(x) ∧ ¬G(x))

उत्तर

∃x (F(x) ∧ ¬G(x))

बाकी विकल्प या तो किसी परिमाणक को अपरिवर्तित रखते हैं, या परिमाणकों का क्रम बदल देते हैं, या भीतरी सूत्र का निषेध गलत करते हैं।

5.डिजिटल लॉजिक: गेट, K-मानचित्र और फ़्लिप-फ़्लॉप

उत्तर: N = 4

कार्नो मानचित्र: खाने ग्रे कोड (00, 01, 11, 10) में क्रमबद्ध होते हैं, इसलिए पड़ोसी खाने, किनारों के आर-पार वाले भी, ठीक एक चर में भिन्न होते हैं। 1 को 1, 2, 4, 8 या 16 खानों के आयतों में समूहित करें, जितने बड़े और जितने कम समूह हो सकें, जब तक हर 1 ढक न जाए। हर समूह एक गुणन पद है: वे चर जो उसके भीतर स्थिर रहते हैं। 2ᵏ खानों का समूह k चर खो देता है। डोंट-केयर (X) का उपयोग समूह बड़े करने के लिए किया जा सकता है पर उन्हें ढकना ज़रूरी नहीं है। इसके बजाय 0 को समूहित करने से न्यूनतम POS रूप मिलता है।

ABCD000111100001111010111302140517160120131150141809011010

1 को समूहित करें

हर समूह 2ᵏ खानों का आयत होता है; किनारे के खाने विपरीत किनारे के खानों के पड़ोसी होते हैं।

B′C′D′
BCD
A′B′D
A′BD′

न्यूनतम SOP रूप

F = B′C′D′ + BCD + A′B′D + A′BD′
N = 4

उत्तर

N = 4
6.डिजिटल लॉजिक: गेट, K-मानचित्र और फ़्लिप-फ़्लॉप

उत्तर: N = 4

कार्नो मानचित्र: खाने ग्रे कोड (00, 01, 11, 10) में क्रमबद्ध होते हैं, इसलिए पड़ोसी खाने, किनारों के आर-पार वाले भी, ठीक एक चर में भिन्न होते हैं। 1 को 1, 2, 4, 8 या 16 खानों के आयतों में समूहित करें, जितने बड़े और जितने कम समूह हो सकें, जब तक हर 1 ढक न जाए। हर समूह एक गुणन पद है: वे चर जो उसके भीतर स्थिर रहते हैं। 2ᵏ खानों का समूह k चर खो देता है। डोंट-केयर (X) का उपयोग समूह बड़े करने के लिए किया जा सकता है पर उन्हें ढकना ज़रूरी नहीं है। इसके बजाय 0 को समूहित करने से न्यूनतम POS रूप मिलता है।

प्रमुख प्रभाव्य

1 और X से बनने वाले सबसे बड़े समूह।

A′B′D, A′BCD′, AB′CD′, ABC′D′
ABCD00011110000111100011X30204050716112013X150140809011110

अनिवार्य प्रमुख प्रभाव्य

A′B′D, A′BCD′, AB′CD′, ABC′D′
N = 4

उत्तर

N = 4
7.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणित

उत्तर: 19−1 mod 29 = 26

प्रतिलोम और सर्वांगसमताएँ: a का n के मापांक में प्रतिलोम ठीक तब होता है जब gcd(a, n) = 1। विस्तारित यूक्लिडीय एल्गोरिथ्म 1 = s·n + t·a लिखता है, और तब a⁻¹ ≡ t (mod n)। gcd(a, n) = 1 वाली सर्वांगसमता a·x ≡ b (mod n) का हल x ≡ a⁻¹·b है। सहअभाज्य मापांकों वाली दो सर्वांगसमताओं x ≡ r₁ (mod m₁) और x ≡ r₂ (mod m₂) का m₁·m₂ के मापांक में एक हल होता है (चीनी शेषफल प्रमेय)। यूलर का φ(n) 1 से n तक की उन संख्याओं को गिनता है जो n से सहअभाज्य हैं: φ(n) = n·∏(1 − 1/p)।

विस्तारित यूक्लिडीय एल्गोरिथ्म

हर शेषफल r को r ≡ t·19 (mod 29) के रूप में लिखा जाता है।

r = 29, t = 0
r = 19, q = 1, t = 1
r = 10, q = 1, t = −1
r = 9, q = 1, t = 2
r = 1, q = 9, t = −3

व्युत्क्रम

1 ≡ −3·19 (mod 29)
x = 26
जाँच: 19·26 = 494 = 17·29 + 1

उत्तर

19−1 mod 29 = 26
8.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणित

उत्तर: x = 3

प्रतिलोम और सर्वांगसमताएँ: a का n के मापांक में प्रतिलोम ठीक तब होता है जब gcd(a, n) = 1। विस्तारित यूक्लिडीय एल्गोरिथ्म 1 = s·n + t·a लिखता है, और तब a⁻¹ ≡ t (mod n)। gcd(a, n) = 1 वाली सर्वांगसमता a·x ≡ b (mod n) का हल x ≡ a⁻¹·b है। सहअभाज्य मापांकों वाली दो सर्वांगसमताओं x ≡ r₁ (mod m₁) और x ≡ r₂ (mod m₂) का m₁·m₂ के मापांक में एक हल होता है (चीनी शेषफल प्रमेय)। यूलर का φ(n) 1 से n तक की उन संख्याओं को गिनता है जो n से सहअभाज्य हैं: φ(n) = n·∏(1 − 1/p)।

gcd से भाग दें

gcd(24, 32) = 8
3x ≡ 1 (mod 4)

घटी हुई सर्वांगसमता हल करें

3−1 ≡ 3 (mod 4) → x ≡ 3 (mod 4)

32 के मापांक में हल

x ∈ {3, 7, 11, 15, 19, 23, 27, 31}
x = 3

उत्तर

x = 3
9.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: B · O(n²)

यह उत्तर क्यों है

कार्य का योग लगभग n² / 2 होता है; यह सिलेक्शन सॉर्ट का या सबसे ख़राब पिवट वाले क्विकसॉर्ट का रिकरेंस है।

उत्तर

B · O(n²)
10.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: B · पिवट को समान रूप से यादृच्छिक (uniformly at random) चुनना

यह उत्तर क्यों है

यादृच्छिक पिवट के साथ हर इनपुट के लिए अपेक्षित रनिंग टाइम O(n log n) होता है; खराब मामले अब भी मौजूद हैं लेकिन बहुत असंभाव्य हैं।

उत्तर

B · पिवट को समान रूप से यादृच्छिक (uniformly at random) चुनना
11.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: B · O(log n)

यह उत्तर क्यों है

संतुलित ट्री की ऊँचाई लगभग log₂ n होती है, इसलिए खोज रूट से पत्ती तक एक ही पथ का अनुसरण करती है।

उत्तर

B · O(log n)
12.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: C · समान कुंजियों के हैश मान समान होने चाहिए

यह उत्तर क्यों है

यदि दो समान कुंजियों के हैश अलग हों, तो वे अलग बकेटों में संग्रहीत होंगी और खोज विफल होगी; असमान कुंजियाँ फिर भी एक हैश साझा कर सकती हैं।

उत्तर

C · समान कुंजियों के हैश मान समान होने चाहिए
13.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: k = 1

यूलर, हैमिल्टन और वृक्ष: संबद्ध ग्राफ़ में यूलर परिपथ (हर कोर एक बार, शुरुआत पर वापसी) तब होता है जब हर शीर्ष की घात सम हो, और परिपथ न होने वाला यूलर पथ तब जब ठीक दो शीर्षों की घात विषम हो; तब पथ एक विषम शीर्ष से दूसरे तक चलता है। हैमिल्टन परिपथ हर शीर्ष पर एक बार जाता है; Kn में ऐसे (n − 1)!/2 होते हैं। n शीर्षों वाले वृक्ष में n − 1 कोरें होती हैं, और m कोरों वाला संबद्ध ग्राफ़ m − n + 1 कोरें हटाने के बाद स्पैनिंग ट्री रखता है।

स्पैनिंग ट्री की कोरें

16 − 1 = 15

हटाई जाने वाली कोरें

k = 16 − 15 = 1

उत्तर

k = 1
14.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: W = 35

सबसे छोटे पथ और स्पैनिंग ट्री: डाइक्स्ट्रा का एल्गोरिथ्म हर चक्र में एक शीर्ष निर्धारित करता है: सबसे छोटी अस्थायी दूरी वाला अनिर्धारित शीर्ष। तब उसकी दूरी अंतिम होती है, और हर पड़ोसी v को d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)) मिलता है। क्रुस्कल का एल्गोरिथ्म कोरों को हल्की से भारी की ओर लेकर और चक्र बनाने वाली हर कोर छोड़कर न्यूनतम स्पैनिंग ट्री बनाता है; प्रिम का एल्गोरिथ्म प्रारंभिक शीर्ष से एक वृक्ष बढ़ाता है और हमेशा उससे बाहर जाने वाली सबसे हल्की कोर जोड़ता है। n शीर्षों के स्पैनिंग ट्री में n − 1 कोरें होती हैं।

क्रुस्कल का एल्गोरिथ्म

CE (1): लें
DE (4): लें
EF (5): लें
DF (7): छोड़ें, चक्र बनता है
BC (10): लें
AB (15): लें

कुल भार

W = 1 + 4 + 5 + 10 + 15 = 35

उत्तर

W = 35
15.डेटाबेस और SQL

उत्तर: C · WHERE का मूल्यांकन SELECT सूची से पहले होता है, इसलिए उपनाम अभी मौजूद नहीं है

यह उत्तर क्यों है

तार्किक रूप से FROM और WHERE, SELECT से पहले चलते हैं, इसलिए WHERE में एक्सप्रेशन दोहराएँ या सबक्वेरी का उपयोग करें; ORDER BY उपनाम का उपयोग कर सकता है क्योंकि यह SELECT के बाद चलता है।

उत्तर

C · WHERE का मूल्यांकन SELECT सूची से पहले होता है, इसलिए उपनाम अभी मौजूद नहीं है
16.डेटाबेस और SQL

उत्तर: B · किसी परिवर्तन का लॉग रिकॉर्ड बदले गए डेटा पेज से पहले स्थिर भंडारण तक पहुँचना चाहिए

यह उत्तर क्यों है

पहले लॉग लिखने से DBMS क्रैश के बाद कमिट किए काम को फिर से कर (redo) सकता है और बिना कमिट के काम को पूर्ववत (undo) कर सकता है, जो परमाणुता और स्थायित्व का समर्थन करता है।

उत्तर

B · किसी परिवर्तन का लॉग रिकॉर्ड बदले गए डेटा पेज से पहले स्थिर भंडारण तक पहुँचना चाहिए
17.कंप्यूटर नेटवर्क

उत्तर: A · यह वह राउटर है जिसका उपयोग अन्य नेटवर्कों के ट्रैफ़िक के लिए होता है

यह उत्तर क्यों है

होस्ट गैर-स्थानीय गंतव्यों के पैकेट डिफ़ॉल्ट गेटवे को भेजता है, जो आमतौर पर उसका स्थानीय राउटर होता है।

उत्तर

A · यह वह राउटर है जिसका उपयोग अन्य नेटवर्कों के ट्रैफ़िक के लिए होता है
18.कंप्यूटर नेटवर्क

उत्तर: C · इसका 128-बिट पता स्थान इतना बड़ा है कि हर उपकरण को एक वैश्विक पता दिया जा सकता है

यह उत्तर क्यों है

IPv6 में लगभग 3.4 × 10³⁸ पते हैं, इसलिए IPv4 में NAT को जन्म देने वाली कमी समाप्त हो जाती है; सुरक्षा अब भी फ़ायरवॉल प्रदान करते हैं।

उत्तर

C · इसका 128-बिट पता स्थान इतना बड़ा है कि हर उपकरण को एक वैश्विक पता दिया जा सकता है
19.IPv4 सबनेटिंग

उत्तर: H = 14

IPv4 सबनेटिंग: एक पते में 32 बिट होती हैं। उपसर्ग /p बताता है कि शुरुआती कितनी बिटें नेटवर्क की पहचान करती हैं; शेष 32 − p बिटें होस्ट को क्रमांकित करती हैं। एक सबनेट में 2³²⁻ᵖ पते होते हैं, पर पहला (नेटवर्क पता) और अंतिम (ब्रॉडकास्ट पता) होस्ट को नहीं दिए जा सकते, इसलिए 2³²⁻ᵖ − 2 होस्ट आते हैं। अपवाद: /31 (पॉइंट-टू-पॉइंट लिंक, RFC 3021) अपने दोनों 2 पतों का उपयोग होस्ट के लिए करता है, और /32 केवल एक पता है (एक होस्ट या लूपबैक)।

उधार ली जाने वाली बिटें

24 = 16 ≥ 12 → b = 4, /28

प्रति सबनेट होस्ट

24 − 2 = 14

उत्तर

H = 14
20.IPv4 सबनेटिंग

उत्तर: p = 21

रूट सारांशीकरण: सारांश रूट a.b.c.0/p उन सभी नेटवर्कों को कवर करता है जिनके पहले p बिट मेल खाते हैं। पहले और अंतिम नेटवर्क के भिन्न ऑक्टेट को बाइनरी में लिखें; साझा अग्रणी बिटों की संख्या, उससे पहले के ऑक्टेटों के बिट जोड़कर, सबसे लंबा सारांश उपसर्ग है।

बिटों की तुलना करें

240 = 11110000
244 = 11110100
साझा अग्रणी बिट: 5

उपसर्ग लंबाई

p = 16 + 5 = 21

उत्तर

p = /21

सारांश रूट: 10.214.240.0/21 (यह 3 ऐसे नेटवर्क भी कवर करता है जो सूची में नहीं हैं)।

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