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 पूरक?−128?64?32?16?8?4?2?1

−6 को 8-बिट दो के पूरक पैटर्न के रूप में लिखें। पैटर्न को अचिह्नित द्विआधारी संख्या के रूप में पढ़ें: दशमलव में इसका मान U क्या है?

N = −68 bit
U =
2.संख्या पद्धतियाँकठिन
1076 कोड, b = ? बिट?2ᵇ⁻¹…?4?2?1

एक प्रणाली को 1076 वस्तुओं में से हर एक को समान लंबाई का अपना द्विआधारी कोड देना है। कम से कम कितनी बिटें b चाहिए?

1076
b = bit
3.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँमध्यम
पुनरुक्तिविरोधोक्तिआपातिक कथन

क्या c ↔ ¬c पुनरुक्ति, विरोधोक्ति या आपातिक कथन है? अपना उत्तर क्लिक करें।

c ↔ ¬c
  1. 1पुनरुक्ति
  2. 2विरोधोक्ति
  3. 3आपातिक कथन
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
ABCD000111100001111000110302140507060121131150141819011010

F(A, B, C, D) = Σm(1, 4, 8, 9, 13, 15) का न्यूनतम गुणनफलों का योग (SOP) रूप कार्नो मानचित्र से ज्ञात करें। उसमें कुल कितने लिटरल L हैं (प्राइम वाला चर एक लिटरल गिना जाता है)?

F(A, B, C, D) = Σm(1, 4, 8, 9, 13, 15)
L =
6.डिजिटल लॉजिक: गेट, K-मानचित्र और फ़्लिप-फ़्लॉपकठिन
ABCD00011110000111101011031214X517X61121130150141819111010

F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 2, 4, 7, 8, 9, 11, 12, 13) + d(5, 6) 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(0, 1, 2, 4, 7, 8, 9, 11, 12, 13) + d(5, 6)
N =
7.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणितमध्यम

43x ≡ 19 (mod 47) हल करें। हल x दें, जहाँ 0 < x < 47।

43x ≡ 19 (mod 47)
x =
8.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणितकठिन

3825 mod 59 ज्ञात करने के लिए बार-बार वर्ग करने की विधि का उपयोग करें।

a = 38k = 25n = 59
3825 mod 59 =
9.एल्गोरिदम और जटिलतामध्यम

एक फ़ंक्शन n इटरेशन का एक लूप चलाता है और फिर, अलग से, n इटरेशन का एक और लूप। इसकी टाइम कॉम्प्लेक्सिटी क्या है?

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

for i = 1 to n: for (j = i; j ≤ n; j = j + i) O(1) कार्य करें — इसकी टाइम कॉम्प्लेक्सिटी क्या है?

  1. AO(n √n)
  2. BO(n log n)
  3. CO(n²)
  4. DO(n)
11.डेटा संरचनाएँमध्यम

बाइनरी सर्च ट्री में न्यूनतम कुंजी कैसे खोजते हैं?

  1. Aरूट से दाएँ चाइल्ड का अनुसरण तब तक करें जब तक कोई दायाँ चाइल्ड न रहे
  2. Bकेवल रूट को देखें
  3. Cहर लीफ़ पर जाकर उनकी तुलना करें
  4. Dरूट से बाएँ चाइल्ड का अनुसरण तब तक करें जब तक कोई बायाँ चाइल्ड न रहे
12.डेटा संरचनाएँकठिन

एक ऑब्जेक्ट हैश मैप में कुंजी के रूप में संग्रहीत है, और फिर उसके हैश फ़ंक्शन में प्रयुक्त एक फ़ील्ड बदल दिया जाता है। संभावित परिणाम क्या है?

  1. Aमैप अपने आप कुंजी को उसके नए बकेट में ले जाता है
  2. Bकुछ नहीं बदलता, क्योंकि कुंजी का हैश केवल प्रोग्राम शुरू होने पर एक बार निकाला जाता है
  3. Cऑब्जेक्ट को खोजना विफल हो सकता है क्योंकि वह अपने पुराने हैश वाले बकेट में है
  4. Dफ़ील्ड बदलते ही मैप त्रुटि फेंकता है
13.ग्राफ़ सिद्धांतमध्यम
ABCDEFयूलर परिपथयूलर पथ, परिपथ नहींदोनों में से कुछ नहीं

क्या संबद्ध ग्राफ़ में यूलर परिपथ है, परिपथ न होने वाला यूलर पथ है, या दोनों में से कुछ नहीं? अपना उत्तर क्लिक करें।

|V| = 6|E| = 7
  1. 1यूलर परिपथ
  2. 2यूलर पथ, परिपथ नहीं
  3. 3दोनों में से कुछ नहीं
14.ग्राफ़ सिद्धांतकठिन
ABCDEF

लंबाई 2 की कितनी बंद वॉक B से शुरू और समाप्त होती हैं? वॉक में शीर्ष और कोरें दोहराई जा सकती हैं। संख्या को N कहें।

M = संलग्नता आव्यूहL = 2
N =
15.डेटाबेस और SQLमध्यम

द्वितीय नॉर्मल फ़ॉर्म (2NF) क्या हटाता है?

  1. Aकंपोज़िट की के किसी भाग पर नॉन-की कॉलमों की आंशिक निर्भरताएँ
  2. Bफ़ॉरेन की
  3. Cसभी NULL मान
  4. Dकिसी अन्य नॉन-की कॉलम के माध्यम से नॉन-की कॉलमों के बीच सकर्मक (transitive) निर्भरताएँ
16.डेटाबेस और SQLकठिन

customers LEFT JOIN orders के बाद प्रति ग्राहक ऑर्डर गिनने के लिए COUNT(*) के बजाय COUNT(o.id) का उपयोग क्यों करें?

  1. ACOUNT(o.id) केवल विशिष्ट ग्राहक गिनता है
  2. Bजॉइन के बाद COUNT(*) की अनुमति नहीं है
  3. CCOUNT(*) बिना ऑर्डर वाले ग्राहकों के लिए NULL से भरी पंक्ति को 1 गिनता है
  4. DCOUNT(*) NULL मानों वाली पंक्तियों को अनदेखा करता है
17.कंप्यूटर नेटवर्कमध्यम

TLS आमतौर पर असममित (asymmetric) और सममित (symmetric) क्रिप्टोग्राफ़ी का उपयोग कैसे करता है?

  1. Aअसममित विधियाँ कुंजियों पर सहमति और प्रमाणीकरण करती हैं; सममित सिफ़र डेटा एन्क्रिप्ट करते हैं
  2. Bपूरे समय केवल असममित क्रिप्टोग्राफ़ी का उपयोग होता है
  3. Cसममित विधियाँ कुंजियों पर सहमति और प्रमाणीकरण करती हैं; असममित सिफ़र सारा डेटा एन्क्रिप्ट करते हैं
  4. Dएक निश्चित साझा पासवर्ड के साथ केवल सममित क्रिप्टोग्राफ़ी का उपयोग होता है
18.कंप्यूटर नेटवर्ककठिन

TCP/IP मॉडल में कौन-सी परत पोर्ट नंबर जोड़ती है?

  1. Aलिंक परत
  2. Bट्रांसपोर्ट परत
  3. Cइंटरनेट परत
  4. Dएप्लिकेशन परत
19.IPv4 सबनेटिंगमध्यम
/24 → /2711111111111111111111111111100000नेटवर्क बिटहोस्ट बिट

नेटवर्क 192.168.10.0/24 को कम से कम 8 बराबर सबनेट में बाँटना है। यदि आप जितनी कम हो सकें उतनी बिटें उधार लें, तो हर सबनेट में कितने उपयोगी होस्ट H होंगे?

192.168.10.0/248 subnets
H =
20.IPv4 सबनेटिंगकठिन
अंतिम ऑक्टेट = 97012816413201608040211नेटवर्कहोस्ट

एक होस्ट का पता 10.20.173.97/28 है। उसके सबनेट के अंतिम उपयोगी होस्ट पते का चौथा ऑक्टेट x क्या है?

10.20.173.97/28
x =

3विलयन

1.संख्या पद्धतियाँ

उत्तर: U = 250

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।

उलटें और एक जोड़ें

6 = 0000 0110
उलटा हुआ: 1111 1001
+1 → 1111 1010

अचिह्नित रूप में पढ़ें

1111 1010₂ = 256 − 6 = 250

उत्तर

U = 250
2.संख्या पद्धतियाँ

उत्तर: b = 11 bit

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।

दो की घातें

210 = 1024 < 1076
211 = 2048 ≥ 1076

उत्तर

b = 11
3.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँ

उत्तर: विरोधोक्ति

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)।

सत्यमान सारणी पंक्ति-दर-पंक्ति

c = 1: ¬c = 0, c ↔ ¬c = 0
c = 0: ¬c = 1, c ↔ ¬c = 0

वर्गीकृत करें

c ↔ ¬c: 0, 0
हर पंक्ति में 0: विरोधोक्ति।

उत्तर

विरोधोक्ति
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: L = 13

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।

ABCD000111100001111000110302140507060121131150141819011010

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
ABD
AB′C′
A′BC′D′

न्यूनतम SOP रूप

F = B′C′D + ABD + AB′C′ + A′BC′D′
L = 13

उत्तर

L = 13
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।

C′, A′D′, A′B, AB′D
ABCD00011110000111101011031214X517X61121130150141819111010

अनिवार्य प्रमुख प्रभाव्य

C′, A′D′, A′B, AB′D
N = 4

उत्तर

N = 4
7.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणित

उत्तर: x = 7

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)।

43 का प्रतिलोम

r = 47, t = 0
r = 43, q = 1, t = 1
r = 4, q = 10, t = −1
r = 3, q = 1, t = 11
r = 1, q = 3, t = −12
43−1 ≡ 35 (mod 47)

हल करें

x ≡ 35·19 = 665 ≡ 7 (mod 47)
जाँच: 43·7 = 301 ≡ 19 (mod 47)

उत्तर

x = 7
8.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणित

उत्तर: 3825 mod 59 = 52

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

25 = 110012 = 16 + 8 + 1

बार-बार वर्ग करना

381 ≡ 38 (mod 59)
382 ≡ 28 (mod 59)
384 ≡ 17 (mod 59)
388 ≡ 53 (mod 59)
3816 ≡ 36 (mod 59)

आवश्यक घातों को गुणा करें

3825 ≡ 38·53·36 ≡ 52 (mod 59)

उत्तर

3825 mod 59 = 52
9.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: A · O(n)

यह उत्तर क्यों है

n + n = 2n, और स्थिर गुणक हटा दिए जाते हैं, इसलिए फ़ंक्शन O(n) है।

उत्तर

A · O(n)
10.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: B · O(n log n)

यह उत्तर क्यों है

कुल n / 1 + n / 2 + ... + n / n = n × Hn है, और हार्मोनिक संख्या Hn, Θ(log n) है।

उत्तर

B · O(n log n)
11.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: D · रूट से बाएँ चाइल्ड का अनुसरण तब तक करें जब तक कोई बायाँ चाइल्ड न रहे

यह उत्तर क्यों है

सबसे बाएँ नोड से छोटी कोई कुंजी ट्री में नहीं होती, इसलिए वही न्यूनतम है; लागत ऊँचाई के अनुपाती है।

उत्तर

D · रूट से बाएँ चाइल्ड का अनुसरण तब तक करें जब तक कोई बायाँ चाइल्ड न रहे
12.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: C · ऑब्जेक्ट को खोजना विफल हो सकता है क्योंकि वह अपने पुराने हैश वाले बकेट में है

यह उत्तर क्यों है

कुंजी का स्थान उसके पुराने हैश से चुना गया था; नए हैश से खोज ग़लत बकेट में होती है, इसलिए कुंजियाँ अपरिवर्तनीय (immutable) होनी चाहिए।

उत्तर

C · ऑब्जेक्ट को खोजना विफल हो सकता है क्योंकि वह अपने पुराने हैश वाले बकेट में है
13.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: दोनों में से कुछ नहीं

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।

घात

deg(A) = 2, deg(B) = 3, deg(C) = 3, deg(D) = 2, deg(E) = 3, deg(F) = 1

विषम शीर्ष

B, C, E, F → 4
दोनों में से कुछ नहीं

उत्तर

दोनों में से कुछ नहीं
14.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: N = 4

घात: किसी शीर्ष की घात उससे मिलने वाली कोरों की संख्या है। हर कोर के दो सिरे होते हैं, इसलिए घातों का योग कोरों की संख्या का दोगुना होता है: Σ deg(v) = 2|E| (हैंडशेक लेमा)। अतः विषम घात वाले शीर्षों की संख्या सम होती है। Kn में n(n − 1)/2 कोरें होती हैं, n शीर्षों पर k-नियमित ग्राफ़ में nk/2, और n शीर्षों वाले वृक्ष में n − 1 कोरें।

संलग्नता आव्यूह

A: 0 1 1 0 0 0
B: 1 0 1 1 1 0
C: 1 1 0 0 1 0
D: 0 1 0 0 1 1
E: 0 1 1 1 0 0
F: 0 0 0 1 0 0

उभयनिष्ठ पड़ोसी

(M²)BB = 1·1 + 0·0 + 1·1 + 1·1 + 1·1 + 0·0 = 4

उत्तर

N = 4
15.डेटाबेस और SQL

उत्तर: A · कंपोज़िट की के किसी भाग पर नॉन-की कॉलमों की आंशिक निर्भरताएँ

यह उत्तर क्यों है

2NF के लिए 1NF आवश्यक है और यह कि हर नॉन-की एट्रिब्यूट पूरी की पर निर्भर हो, केवल उसके किसी भाग पर नहीं।

उत्तर

A · कंपोज़िट की के किसी भाग पर नॉन-की कॉलमों की आंशिक निर्भरताएँ
16.डेटाबेस और SQL

उत्तर: C · COUNT(*) बिना ऑर्डर वाले ग्राहकों के लिए NULL से भरी पंक्ति को 1 गिनता है

यह उत्तर क्यों है

लेफ़्ट जॉइन ऐसे ग्राहकों के लिए NULL ऑर्डर कॉलमों वाली एक पंक्ति देता है; COUNT(o.id) NULL को छोड़ देता है और सही ढंग से 0 बताता है।

उत्तर

C · COUNT(*) बिना ऑर्डर वाले ग्राहकों के लिए NULL से भरी पंक्ति को 1 गिनता है
17.कंप्यूटर नेटवर्क

उत्तर: A · असममित विधियाँ कुंजियों पर सहमति और प्रमाणीकरण करती हैं; सममित सिफ़र डेटा एन्क्रिप्ट करते हैं

यह उत्तर क्यों है

सार्वजनिक-कुंजी विधियाँ और प्रमाणपत्र एक साझा रहस्य स्थापित करते हैं और पहचान सिद्ध करते हैं। फिर AES जैसे तेज़ सममित सिफ़र बड़े डेटा की सुरक्षा करते हैं।

उत्तर

A · असममित विधियाँ कुंजियों पर सहमति और प्रमाणीकरण करती हैं; सममित सिफ़र डेटा एन्क्रिप्ट करते हैं
18.कंप्यूटर नेटवर्क

उत्तर: B · ट्रांसपोर्ट परत

यह उत्तर क्यों है

TCP और UDP हेडर में स्रोत और गंतव्य पोर्ट होते हैं; इंटरनेट परत (IP) पते जोड़ती है।

उत्तर

B · ट्रांसपोर्ट परत
19.IPv4 सबनेटिंग

उत्तर: H = 30

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

23 = 8 ≥ 8 → b = 3, /27

प्रति सबनेट होस्ट

25 − 2 = 30

उत्तर

H = 30
20.IPv4 सबनेटिंग

उत्तर: x = 110

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

24 = 16

इस होस्ट का सबनेट

नेटवर्क: ⌊97/16⌋·16 = 96
ब्रॉडकास्ट: 96 + 16 − 1 = 111
उपयोगी होस्ट: 97 … 110

उत्तर

x = 110

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