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 2^k, ऑक्टल 8^k, हेक्स 16^k
दशमलव में: Σ d_k·b^k
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

अलग-अलग चरों को गिनें: सत्यमान सारणी में 2ⁿ पंक्तियाँ होती हैं, जो सभी के 1 होने से शुरू होती हैं।
हर उप-सूत्र को अपना अलग स्तंभ दें और स्तंभों को भीतर से बाहर की ओर भरें।
हर संयोजक का नियम लगाएँ: → केवल 1 → 0 के लिए 0 होता है, ↔ तब 1 होता है जब दोनों पक्ष समान हों।
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।
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; f_out = f_clk/N
रिपल काउंटर: f_max = 1/(n·t_pd)
रिंग और जॉनसन काउंटर: n और 2n अवस्थाएँ

विधि

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।
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।
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।
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

पहले हर संख्या को n के मापांक में घटाएँ; शेषफल 0 से n − 1 के बीच होते हैं।
gcd के लिए यूक्लिड एल्गोरिथ्म से बार-बार भाग दें; अंतिम अशून्य शेषफल ही gcd है।
प्रतिलोम के लिए विस्तारित एल्गोरिथ्म चलाएँ और a का गुणांक रखें; ऋणात्मक हो तो n जोड़ें।
a·x ≡ b को हल करने के लिए a⁻¹ से गुणा करें; दो सर्वांगसमताओं को x = r₁ + m₁k लिखकर मिलाएँ।
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(K_n)| = n(n − 1)/2, |E(K_m,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
K_n 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

हर शीर्ष की घात लिखें; घातों का योग कोरों की संख्या का दोगुना होता है।
यूलर के प्रश्नों में जाँचें कि ग्राफ़ संबद्ध है और विषम घात वाले शीर्षों को गिनें।
वृक्षों के लिए n − 1 कोरों और हैंडशेक लेमा का उपयोग करें।
डाइक्स्ट्रा के लिए अस्थायी दूरियों की सारणी रखें और हर चक्र में सबसे छोटी दूरी वाले अनिर्धारित शीर्ष को निर्धारित करें।
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

बिट इस तरह सेट करें कि वे 8-बिट 2 के पूरक में −12 संग्रहीत करें। चिह्नरहित संख्या के रूप में पढ़ने पर पैटर्न का मान U क्या है?

N = −128 bit

U =

2.संख्या पद्धतियाँकठिन

10-बिट दो के पूरक में संग्रहीत की जा सकने वाली सबसे छोटी (सबसे ऋणात्मक) पूर्णांक N क्या है?

10 bit

N =

3.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँमध्यम

इसकी सत्यमान सारणी की 8 पंक्तियों में से कितनी में (¬b ∨ c) → ((¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b)) सत्य है? इस संख्या को N कहें।

(¬b ∨ c) → ((¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b))

N =

4.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँकठिन

निषेध को पूरी तरह भीतर ले जाने पर कौन-सा कथन ¬∃x (P(x) ∧ Q(x)) के तुल्य है? उस पर क्लिक करें।

¬∃x (P(x) ∧ Q(x))

1∀x (¬P(x) ∧ ¬Q(x))
2∃x (P(x) → ¬Q(x))
3∃x (¬P(x) ∧ ¬Q(x))
4∀x (P(x) → ¬Q(x))

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

F(A, B, C, D) = Σm(0, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 15) का न्यूनतम योगों का गुणनफल (POS) रूप कार्नो मानचित्र से ज्ञात करें। उसमें कितने योग पद (गुणक) N हैं?

F(A, B, C, D) = Σm(0, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 15)

N =

6.डिजिटल लॉजिक: गेट, K-मानचित्र और फ़्लिप-फ़्लॉपकठिन

एक धनात्मक-कोर-ट्रिगर्ड T फ़्लिप-फ़्लॉप Q = 0 से शुरू होता है और 8 आरोही क्लॉक कोरों पर दिखाए गए निवेश पाता है। Q कितनी बार N अवस्था बदलता है?

Q₀ = 0T

N =

7.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणितमध्यम

यूलर का टोशेंट φ(25) ज्ञात करें, यानी 1 से 25 तक के वे पूर्णांक जो 25 से सहअभाज्य हैं।

n = 25 = 5²

φ(25) =

8.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणितकठिन

संदेश m = 149 को RSA सार्वजनिक कुंजी (n, e) = (377, 17) से एन्क्रिप्ट करें। सिफरटेक्स्ट c ज्ञात करें।

n = 377e = 17m = 149

c =

9.एल्गोरिदम और जटिलतामध्यम

पहुँच योग्य बेस केस के बिना रिकर्सिव फ़ंक्शन के बारे में कौन-सा कथन सही है?

Aयह O(1) समय में चलता है
Bयह तब तक स्वयं को कॉल करता रहता है जब तक कॉल स्टैक ओवरफ़्लो न हो जाए
Cकंपाइलर हमेशा इसे ऐसे लूप में बदल देता है जो सुरक्षित रूप से समाप्त होता है
Dयह अपने आप 0 लौटाता है

10.एल्गोरिदम और जटिलताकठिन

क्लास P की कौन-सी परिभाषा सही है?

Aसमस्याएँ जो समानांतर रूप से हल हो सकती हैं
Bसमस्याएँ जिन्हें हर कंप्यूटर पर घातांकी समय चाहिए
Cसमस्याएँ जिनके समाधान जाँचे तो जा सकते हैं पर बहुपदी समय में कभी खोजे नहीं जा सकते
Dनिर्णय समस्याएँ जो एक नियतात्मक (deterministic) एल्गोरिदम द्वारा बहुपदी समय में हल हो सकती हैं

11.डेटा संरचनाएँमध्यम

लोड फ़ैक्टर सीमा पार होने के बाद जब हैश टेबल rehash करती है, तो क्या होता है?

Aमौजूदा कुंजियाँ उसी स्थान पर सॉर्ट की जाती हैं
Bएक बड़ी टेबल आवंटित होती है और हर कुंजी फिर से डाली जाती है
Cकेवल टकराने वाली कुंजियाँ टेबल के अंत में एक नई ओवरफ़्लो लिस्ट में ले जाई जाती हैं
Dजगह बनाने के लिए सबसे पुरानी कुंजियाँ हटा दी जाती हैं

12.डेटा संरचनाएँकठिन

रूट 50, बाएँ सबट्री 30 (चाइल्ड 20, 40) और दाएँ सबट्री 70 (चाइल्ड 60, 80) वाले BST में रूट को इन-ऑर्डर उत्तराधिकारी का उपयोग करके हटाया जाता है। कौन-सी कुंजी नया रूट बनती है?

13.ग्राफ़ सिद्धांतमध्यम

पूर्ण ग्राफ़ K₄ में कितने भिन्न हैमिल्टन परिपथ H हैं? जो परिपथ केवल प्रारंभिक शीर्ष या दिशा में भिन्न हों, उन्हें एक ही गिना जाता है।

K₄

H =

14.ग्राफ़ सिद्धांतकठिन

प्रिम का एल्गोरिथ्म शीर्ष F से शुरू करके न्यूनतम स्पैनिंग ट्री बनाता है। उस कोर पर क्लिक करें जिसे वह कोर संख्या 2 के रूप में जोड़ता है।

प्रारंभ: Fk = 2

1कोर AB
2कोर BC
3कोर BD
4कोर CE
5कोर DE
6कोर DF
7कोर EF
8कोर BE

15.डेटाबेस और SQLमध्यम

ACID में "A" का क्या अर्थ है?

Aएकत्रीकरण (Aggregation)
Bउपलब्धता (Availability)
Cपरमाणुता (Atomicity)
Dशुद्धता (Accuracy)

16.डेटाबेस और SQLकठिन

R(A, B, C, D) पर फ़ंक्शनल डिपेंडेंसी A → B, B → C और C → D दी गई हैं। क्लोज़र A⁺ क्या है?

A{A, B, C}
B{A}
C{A, B, C, D}
D{A, B}

17.कंप्यूटर नेटवर्कमध्यम

एक संकेत फ़ाइबर में लगभग 2 × 10⁸ m/s की गति से 2000 km चलता है। प्रसार विलंब (propagation delay) क्या है?

A10 ms
B0.1 ms
C100 ms
D1 ms

18.कंप्यूटर नेटवर्ककठिन

TCP कनेक्शन में रिसीव विंडो (rwnd) किसे नियंत्रित करती है?

Aपुनःप्रेषण टाइम-आउट, जिसकी गणना हर सेगमेंट के मापे गए राउंड-ट्रिप समय से होती है
Bप्राप्तकर्ता के बफ़र के आधार पर प्रेषक कितना बिना पावती वाला डेटा भेज सकता है
Cखुले पोर्टों की संख्या
Dप्रत्येक IP पैकेट हेडर का आकार

19.IPv4 सबनेटिंगमध्यम

एक विभाग को एक ही सबनेट में 981 होस्ट पते चाहिए। पर्याप्त होने वाली सबसे लंबी उपसर्ग लंबाई p (सबसे छोटा सबनेट) क्या है?

981 hosts

p =

20.IPv4 सबनेटिंगकठिन

एक होस्ट का पता 10.20.199.41/26 है। उसके सबनेट के ब्रॉडकास्ट पते की अंतिम संख्या (चौथा ऑक्टेट) x क्या है?

10.20.199.41/26

x =

3विलयन

1.संख्या पद्धतियाँ

उत्तर: U = 244

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

12 = 0000 1100

उलटा हुआ: 1111 0011

+1 → 1111 0100

अचिह्नित रूप में पढ़ें

1111 0100₂ = 256 − 12 = 244

उत्तर

U = 244

2.संख्या पद्धतियाँ

उत्तर: N = −512

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 ऋणात्मक मान

−2⁹ = −512

उत्तर

N = −512

3.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँ

उत्तर: N = 4

सत्यमान सारणियाँ: n अलग-अलग चरों वाले सूत्र की 2ⁿ पंक्तियाँ होती हैं, सत्यमानों के हर संयोजन के लिए एक (1 = सत्य, 0 = असत्य)। भीतर से बाहर की ओर काम करें और हर उप-सूत्र को अपना स्तंभ दें। ¬a मान उलट देता है; a ∧ b केवल तब 1 होता है जब दोनों 1 हों; a ∨ b केवल तब 0 होता है जब दोनों 0 हों; a → b केवल तब 0 होता है जब a = 1 और b = 0; a ↔ b तब 1 होता है जब दोनों पक्ष बराबर हों।

सत्यमान सारणी पंक्ति-दर-पंक्ति

a = 1, b = 1, c = 1: ¬b = 0, ¬b ∨ c = 1, ¬a = 0, ¬a ∧ c = 0, a → b = 1, ¬(a → b) = 0, (¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b) = 1, (¬b ∨ c) → ((¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b)) = 1

a = 1, b = 1, c = 0: ¬b = 0, ¬b ∨ c = 0, ¬a = 0, ¬a ∧ c = 0, a → b = 1, ¬(a → b) = 0, (¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b) = 1, (¬b ∨ c) → ((¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b)) = 1

a = 1, b = 0, c = 1: ¬b = 1, ¬b ∨ c = 1, ¬a = 0, ¬a ∧ c = 0, a → b = 0, ¬(a → b) = 1, (¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b) = 0, (¬b ∨ c) → ((¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b)) = 0

a = 1, b = 0, c = 0: ¬b = 1, ¬b ∨ c = 1, ¬a = 0, ¬a ∧ c = 0, a → b = 0, ¬(a → b) = 1, (¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b) = 0, (¬b ∨ c) → ((¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b)) = 0

a = 0, b = 1, c = 1: ¬b = 0, ¬b ∨ c = 1, ¬a = 1, ¬a ∧ c = 1, a → b = 1, ¬(a → b) = 0, (¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b) = 0, (¬b ∨ c) → ((¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b)) = 0

a = 0, b = 1, c = 0: ¬b = 0, ¬b ∨ c = 0, ¬a = 1, ¬a ∧ c = 0, a → b = 1, ¬(a → b) = 0, (¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b) = 1, (¬b ∨ c) → ((¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b)) = 1

a = 0, b = 0, c = 1: ¬b = 1, ¬b ∨ c = 1, ¬a = 1, ¬a ∧ c = 1, a → b = 1, ¬(a → b) = 0, (¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b) = 0, (¬b ∨ c) → ((¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b)) = 0

a = 0, b = 0, c = 0: ¬b = 1, ¬b ∨ c = 1, ¬a = 1, ¬a ∧ c = 0, a → b = 1, ¬(a → b) = 0, (¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b) = 1, (¬b ∨ c) → ((¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b)) = 1

मान 1 वाली पंक्तियाँ गिनें

(¬b ∨ c) → ((¬a ∧ c) ↔ ¬(a → b)): 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1

N = 4

उत्तर

N = 4

4.प्रस्ताविक तर्क और उपपत्तियाँ

उत्तर: ∀x (P(x) → ¬Q(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 (P(x) ∧ Q(x)) ≡ ∀x (P(x) → ¬Q(x))

उत्तर

∀x (P(x) → ¬Q(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 = 5

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।

0 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′)

(B′ + C′ + D)

(A + C′ + D)

(A + B + D′)

(A′ + B′ + C)

न्यूनतम POS रूप

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

N = 5

उत्तर

N = 5

उसी आकार का एक और समूहन संभव है; उसमें पदों और लिटरलों की संख्या वही है।

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

उत्तर: N = 4

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 f_clk/N पर चलता है। n फ़्लिप-फ़्लॉप वाले जॉनसन काउंटर की 2n अवस्थाएँ होती हैं, रिंग काउंटर की n।

हर कोर के बाद Q

T फ़्लिप-फ़्लॉप T = 1 के साथ हर आरोही कोर पर टॉगल करता है और T = 0 के साथ स्थिर रहता है।

1: T = 1 → Q = 1

2: T = 0 → Q = 1

3: T = 1 → Q = 0

4: T = 0 → Q = 0

5: T = 1 → Q = 1

6: T = 1 → Q = 0

7: T = 0 → Q = 0

8: T = 0 → Q = 0

परिवर्तन गिनें

0 → 1 → 1 → 0 → 0 → 1 → 0 → 0 → 0

N = 4

उत्तर

N = 4

7.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणित

उत्तर: φ(25) = 20

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

25 = 5²

टोशेंट

φ(25) = 25 − 5 = 20

उत्तर

φ(25) = 20

8.संख्या सिद्धांत और मॉड्यूलर अंकगणित

उत्तर: c = 93

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।

बार-बार वर्ग करना

17 = 16 + 1

149¹ ≡ 149 (mod 377)

149² ≡ 335 (mod 377)

149⁴ ≡ 256 (mod 377)

C · 60

13.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: H = 3

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; K_n 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।

गिनें

H = (4 − 1)!/2 = 6/2 = 3

उत्तर

H = 3

14.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: कोर DE

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।

प्रिम का एल्गोरिथ्म

1. DF (2)

2. DE (3)

3. BD (4)

4. BC (5)

5. AB (9)

प्राप्तकर्ता बताता है कि उसके पास कितना बफ़र स्थान है; प्रेषक उसी के अनुसार बिना पावती वाले डेटा को सीमित करता है, जिससे प्राप्तकर्ता पर अधिक भार नहीं पड़ता।

उत्तर

B · प्राप्तकर्ता के बफ़र के आधार पर प्रेषक कितना बिना पावती वाला डेटा भेज सकता है

19.IPv4 सबनेटिंग

उत्तर: p = 22

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)।

आवश्यक होस्ट बिट

2⁹ − 2 = 510 < 981

2¹⁰ − 2 = 1022 ≥ 981 → h = 10

उपसर्ग लंबाई

p = 32 − 10 = 22

उत्तर

p = /22

20.IPv4 सबनेटिंग

उत्तर: x = 63

ब्लॉक आकार

2⁶ = 64

इस होस्ट का सबनेट

नेटवर्क: ⌊41/64⌋·64 = 0

ब्रॉडकास्ट: 0 + 64 − 1 = 63

उपयोगी होस्ट: 1 … 62

उत्तर

x = 63

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