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
दो के पूरक में स्थानीय मान1−12816403201608141201

8-बिट पैटर्न 1100 0110 दो के पूरक में एक चिह्नित पूर्णांक संग्रहीत करता है। दशमलव में इसका मान N क्या है?

1100 01108 bit
N =
2.संख्या पद्धतियाँकठिन
24 बिट, चिह्नरहित, N = ?????????????????????????

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

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

आप (r ∨ q) → p को प्रतिधनात्मक द्वारा सिद्ध करना चाहते हैं। इसके बजाय कौन-सा निहितार्थ सिद्ध करेंगे? उस पर क्लिक करें।

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

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

¬∀x (A(x) → B(x))
  1. 1∃x (A(x) → ¬B(x))
  2. 2∃x (A(x) ∧ ¬B(x))
  3. 3∀x (A(x) ∧ ¬B(x))
  4. 4∀x (A(x) → ¬B(x))
5.डिजिटल लॉजिक: गेट, K-मानचित्र और फ़्लिप-फ़्लॉपमध्यम
ABCD000111100001111011111

इस कार्नो मानचित्र में ठीक एक 1 का कोई पड़ोसी 1 नहीं है, इसलिए वह न्यूनतम SOP रूप में एक खाने का समूह (चार लिटरल का पूर्ण मिनटर्म) बना रहता है। मानचित्र के किनारों के आर-पार के पड़ोसी भी गिने जाते हैं। उस खाने पर क्लिक करें।

F = Σm(0, 3, 8, 9, 13)
  1. 1AB = 00, CD = 00
  2. 2AB = 00, CD = 01
  3. 3AB = 00, CD = 11
  4. 4AB = 00, CD = 10
  5. 5AB = 01, CD = 00
  6. 6AB = 01, CD = 01
  7. 7AB = 01, CD = 11
  8. 8AB = 01, CD = 10
  9. 9AB = 11, CD = 00
  10. 10AB = 11, CD = 01
  11. 11AB = 11, CD = 11
  12. 12AB = 11, CD = 10
  13. 13AB = 10, CD = 00
  14. 14AB = 10, CD = 01
  15. 15AB = 10, CD = 11
  16. 16AB = 10, CD = 10
6.डिजिटल लॉजिक: गेट, K-मानचित्र और फ़्लिप-फ़्लॉपकठिन
DQ3​Q3​DQ2​Q2​DQ1​Q1​DQ0​Q0​CLKSHIFT

एक 4-बिट शिफ़्ट रजिस्टर Q₃Q₂Q₁Q₀ में 1011 है। हर क्लॉक कोर पर बिट एक स्थान दाईं ओर खिसकते हैं (Q₃ → Q₂ → Q₁ → Q₀, Q₀ खो जाता है) और सीरियल निवेश Q₃ में प्रवेश करता है। सीरियल निवेश 5 कोरों पर 1, 1, 1, 0, 1 है। अंतिम अवस्था Q = Q₃Q₂Q₁Q₀ दशमलव संख्या में दें।

Q₃Q₂Q₁Q₀ = 10111, 1, 1, 0, 1
Q =
7.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणितमध्यम

यूलर का टोशेंट φ(475) ज्ञात करें, यानी 1 से 475 तक के वे पूर्णांक जो 475 से सहअभाज्य हैं।

n = 475 = 52·19
φ(475) =
8.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणितकठिन

27139 mod 31 ज्ञात करने के लिए बार-बार वर्ग करने की विधि का उपयोग करें।

a = 27k = 139n = 31
27139 mod 31 =
9.एल्गोरिदम और जटिलतामध्यम

V शीर्षों और E किनारों वाले ग्राफ़ पर बेलमैन–फ़ोर्ड एल्गोरिदम की टाइम कॉम्प्लेक्सिटी क्या है?

  1. AO(V × E)
  2. BO(E log V)
  3. CO(V³ × E)
  4. DO(V + E)
10.एल्गोरिदम और जटिलताकठिन

हैश टेबल में औसत लुकअप O(1) लेकिन वर्स्ट केस O(n) क्यों होता है?

  1. Aकई कुंजियाँ एक ही बकेट में टकरा (collide) सकती हैं
  2. Bहैश फ़ंक्शन धीमे होते हैं
  3. Cऐरे में एक्सेस O(n) होता है
  4. Dकुंजियों को पहले सॉर्ट करना पड़ता है
11.डेटा संरचनाएँमध्यम

एक बाइनरी ट्री का रूट 1 है, जिसका बायाँ चाइल्ड 2 और दायाँ चाइल्ड 3 है; नोड 2 के चाइल्ड 4 (बायाँ) और 5 (दायाँ) हैं। प्रीऑर्डर ट्रैवर्सल क्या है?

  1. A4 5 2 3 1
  2. B1 2 3 4 5
  3. C4 2 5 1 3
  4. D1 2 4 5 3
12.डेटा संरचनाएँकठिन

हीपसॉर्ट के बारे में कौन-सा कथन सही है?

  1. Aयह स्टेबल है और O(n) अतिरिक्त मेमोरी चाहता है
  2. Bयह किसी भी इनपुट पर O(n) समय में चलता है
  3. Cयह O(n log n) वर्स्ट-केस समय में इन-प्लेस सॉर्ट करता है पर स्टेबल नहीं है
  4. Dइसे अतिरिक्त भंडारण के रूप में बाइनरी सर्च ट्री चाहिए, इसलिए यह O(n) अतिरिक्त मेमोरी लेता है
13.ग्राफ़ सिद्धांतमध्यम

एक संबद्ध ग्राफ़ में 7 शीर्ष और 10 कोरें हैं। स्पैनिंग ट्री बचाने के लिए कितनी कोरें k हटानी होंगी?

|V| = 7|E| = 10
k =
14.ग्राफ़ सिद्धांतकठिन
36101714112185157ABCDEFG

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

|V| = 7|E| = 11
W =
15.डेटाबेस और SQLमध्यम

कॉमन टेबल एक्सप्रेशन (WITH name AS (...)) क्या प्रदान करता है?

  1. Aएक नामित अस्थायी परिणाम जिसका उपयोग एक स्टेटमेंट के भीतर हो सकता है
  2. Bकिसी कॉलम पर एक इंडेक्स
  3. Cएक नया डेटाबेस उपयोगकर्ता
  4. Dएक स्थायी टेबल जो हटाए (drop) जाने तक डिस्क पर संग्रहित रहती है
16.डेटाबेस और SQLकठिन

प्रोडक्शन क्वेरी में NATURAL JOIN को जोखिमभरा क्यों माना जाता है?

  1. Aयह प्राइमरी और फ़ॉरेन की को अनदेखा करता है और केवल NULL पंक्तियाँ रखता है
  2. Bयह समान नाम वाले हर कॉलम पर जोड़ता है, इसलिए एक नया कॉलम चुपचाप परिणाम बदल सकता है
  3. Cयह किसी भी डेटाबेस में समर्थित नहीं है
  4. Dयह हमेशा कार्तीय गुणनफल लौटाता है
17.कंप्यूटर नेटवर्कमध्यम

NAT (नेटवर्क एड्रेस ट्रांसलेशन) का मुख्य उपयोग किसलिए होता है?

  1. Aनिजी पतों वाले कई उपकरणों को एक सार्वजनिक IP पता साझा करने देने के लिए
  2. Bस्थानीय नेटवर्क के उपकरणों के लिए डोमेन नामों को IP पतों में बदलने के लिए
  3. Cदो साइटों के बीच ट्रैफ़िक एन्क्रिप्ट करने के लिए
  4. Dनेटवर्क केबल की गति बढ़ाने के लिए
18.कंप्यूटर नेटवर्ककठिन

SYN flood हमले में हमलावर किस संसाधन को समाप्त करने की कोशिश करता है?

  1. Aसर्वर की अर्ध-खुले (half-open) कनेक्शनों की तालिका
  2. Bस्विच की MAC पता तालिका
  3. Cक्लाइंट का DNS कैश
  4. Dसर्वर का डिस्क स्थान
19.IPv4 सबनेटिंगमध्यम
/22 → /2611111111111111111111111111000000नेटवर्क बिटहोस्ट बिट

नेटवर्क 10.211.220.0/22 को उपसर्ग /26 वाले समान सबनेट में बाँटा गया है। कितने सबनेट N हैं?

10.211.220.0/22/26
N =
20.IPv4 सबनेटिंगकठिन
अंतिम ऑक्टेट = 96012816413201608040201नेटवर्कहोस्ट

एक होस्ट का पता 10.20.111.96/29 है। उसके सबनेट के ब्रॉडकास्ट पते की अंतिम संख्या (चौथा ऑक्टेट) x क्या है?

10.20.111.96/29
x =

3विलयन

1.संख्या पद्धतियाँ

उत्तर: N = −58

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।

मान जोड़ें

बाकी बिटें अपने सामान्य धनात्मक मान रखती हैं।

−128 + 64 + 4 + 2 = −58

उत्तर

N = −58
2.संख्या पद्धतियाँ

उत्तर: N = 1.678 × 10⁷

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

224 − 1 = 16777215

उत्तर

N = 16777215
3.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँ

उत्तर: ¬p → ¬(r ∨ 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 ∨ q, b = p

प्रतिधनात्मक

¬b → ¬a = ¬p → ¬(r ∨ q)

उत्तर

¬p → ¬(r ∨ q)

प्रतिधनात्मक मूल कथन के तुल्य है, इसलिए उसे सिद्ध करने से कथन सिद्ध हो जाता है।

4.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँ

उत्तर: ∃x (A(x) ∧ ¬B(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 (A(x) → B(x)) ≡ ∃x (A(x) ∧ ¬B(x))

उत्तर

∃x (A(x) ∧ ¬B(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: AB = 00, CD = 11

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।

हर 1 के पड़ोसी

पड़ोसी 1 वाला 1 दो या अधिक के समूह में शामिल हो सकता है।

m3: m2, m1, m7, m11 → 0
ABCD000111100001111011111

अकेला 1

m3 = A′B′CD → AB = 00, CD = 11

उत्तर

AB = 00, CD = 11
6.डिजिटल लॉजिक: गेट, K-मानचित्र और फ़्लिप-फ़्लॉप

उत्तर: Q = 11

फ़्लिप-फ़्लॉप और काउंटर: फ़्लिप-फ़्लॉप केवल सक्रिय क्लॉक कोर पर बदलता है। D अपना निवेश कॉपी करता है (Q⁺ = D); T तब टॉगल करता है जब T = 1; JK 00 पर स्थिर रहता है, 01 पर रीसेट करता है, 10 पर सेट करता है और 11 पर टॉगल करता है। n-बिट द्विआधारी काउंटर की 2ⁿ अवस्थाएँ होती हैं और वह 2ⁿ के मापांक में गिनता है; mod-N काउंटर 0, 1, …, N − 1 तक जाकर फिर 0 पर लौटता है, और उसे ऐसे सबसे छोटे n फ़्लिप-फ़्लॉप चाहिए जिसमें 2ⁿ ≥ N हो। रिपल काउंटर का हर चरण आवृत्ति को आधा कर देता है, इसलिए mod-N काउंटर का अंतिम निर्गत fclk/N पर चलता है। n फ़्लिप-फ़्लॉप वाले जॉनसन काउंटर की 2n अवस्थाएँ होती हैं, रिंग काउंटर की n।

हर कोर के बाद की अवस्था

1011 → 1101 → 1110 → 1111 → 0111 → 1011

दशमलव मान

1011₂ = 11

उत्तर

Q = 11
7.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणित

उत्तर: φ(475) = 360

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)।

अभाज्य गुणनखंड

475 = 52·19

टोशेंट

φ(475) = φ(25)·φ(19) = 20·18 = 360

उत्तर

φ(475) = 360
8.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणित

उत्तर: 27139 mod 31 = 23

मॉड्यूलर घात और RSA: aᵏ mod n बार-बार वर्ग करके निकालें: k को द्विआधारी में लिखें, वर्ग करें, हर चरण के बाद घटाएँ और जिन घातों का बिट 1 है उन्हें गुणा करें। फर्मा: अभाज्य p के लिए, जो a को विभाजित नहीं करता, aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p), इसलिए घातांक को p − 1 के मापांक में घटाया जा सकता है। RSA: अभाज्य p और q चुनें, n = p·q और φ(n) = (p − 1)(q − 1); सार्वजनिक घातांक e, φ(n) से सहअभाज्य है, और निजी घातांक d = e⁻¹ mod φ(n) है। c = mᵉ mod n से एन्क्रिप्ट करें और m = cᵈ mod n से डिक्रिप्ट करें।

द्विआधारी घातांक

139 = 100010112 = 128 + 8 + 2 + 1

बार-बार वर्ग करना

271 ≡ 27 (mod 31)
272 ≡ 16 (mod 31)
274 ≡ 8 (mod 31)
278 ≡ 2 (mod 31)
2716 ≡ 4 (mod 31)
2732 ≡ 16 (mod 31)
2764 ≡ 8 (mod 31)
27128 ≡ 2 (mod 31)

आवश्यक घातों को गुणा करें

27139 ≡ 27·16·2·2 ≡ 23 (mod 31)

उत्तर

27139 mod 31 = 23
9.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: A · O(V × E)

यह उत्तर क्यों है

V − 1 दौरों में से हर एक सभी E किनारों को रिलैक्स करता है, जिससे O(VE) मिलता है; बदले में यह ऋणात्मक किनारा भार सँभालता है।

उत्तर

A · O(V × E)
10.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: A · कई कुंजियाँ एक ही बकेट में टकरा (collide) सकती हैं

यह उत्तर क्यों है

अच्छे हैश फ़ंक्शन और लोड फ़ैक्टर के साथ बकेट औसतन छोटे रहते हैं; प्रतिकूल या खराब हैशिंग सभी कुंजियों को एक बकेट में डाल सकती है।

उत्तर

A · कई कुंजियाँ एक ही बकेट में टकरा (collide) सकती हैं
11.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: D · 1 2 4 5 3

यह उत्तर क्यों है

प्रीऑर्डर 1, फिर उसका बायाँ सबट्री (2, 4, 5), फिर 3 देखता है; अन्य विकल्प इनऑर्डर, पोस्टऑर्डर और लेवल-ऑर्डर हैं।

उत्तर

D · 1 2 4 5 3
12.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: C · यह O(n log n) वर्स्ट-केस समय में इन-प्लेस सॉर्ट करता है पर स्टेबल नहीं है

यह उत्तर क्यों है

हीपसॉर्ट एक मैक्स-हीप बनाता है और उसी ऐरे के भीतर n बार अधिकतम निकालता है; लंबी दूरी के स्वैप समान कुंजियों का क्रम बदल सकते हैं।

उत्तर

C · यह O(n log n) वर्स्ट-केस समय में इन-प्लेस सॉर्ट करता है पर स्टेबल नहीं है
13.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: k = 4

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

7 − 1 = 6

हटाई जाने वाली कोरें

k = 10 − 6 = 4

उत्तर

k = 4
14.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: W = 34

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

DE (1): लें
AB (3): लें
GB (5): लें
AC (6): लें
GD (7): लें
BC (10): छोड़ें, चक्र बनता है
DF (12): लें

कुल भार

W = 1 + 3 + 5 + 6 + 7 + 12 = 34

उत्तर

W = 34
15.डेटाबेस और SQL

उत्तर: A · एक नामित अस्थायी परिणाम जिसका उपयोग एक स्टेटमेंट के भीतर हो सकता है

यह उत्तर क्यों है

CTE किसी सबक्वेरी को एक नाम देता है, जिससे जटिल क्वेरी पढ़ना आसान होता है और उसी स्टेटमेंट में उसे कई बार संदर्भित किया जा सकता है।

उत्तर

A · एक नामित अस्थायी परिणाम जिसका उपयोग एक स्टेटमेंट के भीतर हो सकता है
16.डेटाबेस और SQL

उत्तर: B · यह समान नाम वाले हर कॉलम पर जोड़ता है, इसलिए एक नया कॉलम चुपचाप परिणाम बदल सकता है

यह उत्तर क्यों है

नेचुरल जॉइन सभी समान नाम वाले कॉलमों का मिलान करता है, उदाहरण के लिए एक असंबंधित "name" या "created_at"; स्पष्ट ON या USING क्लॉज़ अधिक सुरक्षित है।

उत्तर

B · यह समान नाम वाले हर कॉलम पर जोड़ता है, इसलिए एक नया कॉलम चुपचाप परिणाम बदल सकता है
17.कंप्यूटर नेटवर्क

उत्तर: A · निजी पतों वाले कई उपकरणों को एक सार्वजनिक IP पता साझा करने देने के लिए

यह उत्तर क्यों है

NAT पतों (और पोर्ट) को बदलता है ताकि निजी नेटवर्क कम संख्या में सार्वजनिक पतों के माध्यम से इंटरनेट तक पहुँच सकें।

उत्तर

A · निजी पतों वाले कई उपकरणों को एक सार्वजनिक IP पता साझा करने देने के लिए
18.कंप्यूटर नेटवर्क

उत्तर: A · सर्वर की अर्ध-खुले (half-open) कनेक्शनों की तालिका

यह उत्तर क्यों है

हर SYN सर्वर को स्थिति आरक्षित करने और ऐसे ACK की प्रतीक्षा करने पर मजबूर करता है जो कभी नहीं आता। SYN cookies हैंडशेक पूरा होने तक स्थिति संग्रहित करने से बचाती हैं।

उत्तर

A · सर्वर की अर्ध-खुले (half-open) कनेक्शनों की तालिका
19.IPv4 सबनेटिंग

उत्तर: N = 16

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).

उधार लिए गए बिट

26 − 22 = 4

सबनेटों की संख्या

N = 24 = 16

उत्तर

N = 16

हर /26 सबनेट में 26 − 2 = 62 उपयोगी होस्ट हैं।

20.IPv4 सबनेटिंग

उत्तर: x = 103

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)।

ब्लॉक आकार

23 = 8

इस होस्ट का सबनेट

नेटवर्क: ⌊96/8⌋·8 = 96
ब्रॉडकास्ट: 96 + 8 − 1 = 103
उपयोगी होस्ट: 97 … 102

उत्तर

x = 103

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