Conta le variabili distinte: la tabella di verità ha 2ⁿ righe, e la prima ha tutti i valori a 1.
Assegna a ogni sottoformula una colonna propria e compila le colonne dall’interno verso l’esterno.
Applica la regola di ogni connettivo: → vale 0 solo per 1 → 0, ↔ vale 1 quando i due lati coincidono.
Per le equivalenze, confronta riga per riga le colonne finali; per un argomento, guarda solo le righe in cui ogni premessa vale 1.
Per negare un enunciato quantificato, sposta ¬ verso l’interno, scambia ∀ e ∃ e nega la formula interna.
Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Porte di base
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
Regole booleane
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
De Morgan
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
Ordine della mappa di Karnaugh
00, 01, 11, 10 (Gray code)
Gruppo di 2ᵏ celle
perde k variabili
Multiplexer 4 a 1
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
Flip-flop
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
Contatori
n bit: 2ⁿ stati; mod N: n minimo con 2ⁿ ≥ N; fout = fclk/N
Contatore asincrono (ripple)
fmax = 1/(n·tpd)
Contatori ad anello e Johnson
n e 2n stati
Metodo
Per un circuito, procedi dagli ingressi all’uscita una porta alla volta e scrivi il valore su ogni filo, oppure scrivi la sua espressione e compila la tabella di verità.
Per la semplificazione, riporta gli 1 (e le condizioni di indifferenza come X) in una mappa di Karnaugh con righe e colonne in codice Gray: 00, 01, 11, 10.
Copri gli 1 con il minor numero possibile di gruppi, i più grandi possibile, di 1, 2, 4, 8 o 16 celle, richiudendoli sui bordi; ogni gruppo è un termine prodotto formato dalle variabili che restano costanti. Raggruppa gli 0 per la forma POS.
Per flip-flop e contatori, leggi gli ingressi a ogni fronte attivo del clock, scrivi lo stato dopo ogni fronte e ricorda che un contatore a n bit ricomincia da capo dopo 2ⁿ stati.
Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Divisione con resto
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
Euclide
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
Minimo comune multiplo
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
Inversa
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
Congruenza lineare
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
Funzione φ di Eulero
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
Metodo
Riduci prima ogni numero modulo n; i resti sono compresi tra 0 e n − 1.
Per un MCD, dividi ripetutamente con l’algoritmo di Euclide; l’ultimo resto diverso da zero è il MCD.
Per un inverso, esegui l’algoritmo esteso e tieni il coefficiente di a; aggiungi n se è negativo.
Risolvi a·x ≡ b moltiplicando per a⁻¹; combina due congruenze scrivendo x = r₁ + m₁k.
Per le potenze, scrivi l’esponente in binario ed eleva al quadrato ripetutamente; in RSA, d = e⁻¹ mod φ(n) con φ(n) = (p − 1)(q − 1).
Teoria dei grafi
Lemma delle strette di mano
Σ deg(v) = 2|E|
Grafi completi
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Grafo regolare
|E| = n·k/2
Albero e foresta
|E| = n − 1, |E| = n − c
Foglie di un albero
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Eulero
circuito: tutti i gradi pari; cammino: esattamente 2 gradi dispari
Cicli hamiltoniani in Kn
(n − 1)!/2
Aggiornamento di Dijkstra
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
Cammini di lunghezza L
(Mᴸ)ij
Metodo
Scrivi il grado di ogni vertice; la somma dei gradi è il doppio del numero di lati.
Nelle domande su Eulero, verifica che il grafo sia connesso e conta i vertici di grado dispari.
Per gli alberi, usa n − 1 lati e il lemma delle strette di mano.
Per Dijkstra, tieni una tabella delle distanze provvisorie e a ogni passo fissa il vertice non ancora fissato con la distanza minima.
Per un albero di copertura minimo, ordina i lati per peso e salta ogni lato che chiude un ciclo (Kruskal), oppure fai crescere un solo albero a partire da un vertice iniziale (Prim).
Sottoreti IPv4
Host per sottorete
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
Dimensione del blocco
256 − (mask octet)
Indirizzo di rete
IP AND maschera
Indirizzo di broadcast
IP OR (NOT maschera): tutti i bit di host a 1
Sottoreti da n bit presi in prestito
2n
2Esercizi
1.Sistemi di numerazioneMedia
La sequenza a 8 bit 1011 1111 memorizza un intero con segno in complemento a due. Qual è il suo valore N in decimale?
1011 11118 bit
N =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Imposta i bit sul risultato a 8 bit di 0111 0001 << 2. Qual è il valore R del risultato in decimale?
0111 0001<< 2
R =
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
Vuoi dimostrare r → q per contrapposizione. Quale implicazione dimostri al suo posto? Clicca su di essa.
r → q
1¬q → ¬r
2q → r
3r ∧ ¬q
4¬r → ¬q
4.Logica proposizionale e dimostrazioniDifficile
Sono date le premesse c ∨ a; c → b; a → b. Quale conclusione ne segue? Clicca su di essa.
c ∨ ac → ba → b
1b
2c
3c ∧ a
4¬b
5.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopMedia
In questa mappa di Karnaugh esattamente un 1 non ha 1 vicini, quindi resta un gruppo di una cella (un mintermine completo di quattro letterali) nella forma SOP minima. Contano anche i vicini attraverso i bordi della mappa. Clicca su quella cella.
F = Σm(4, 6, 10, 11, 13, 14)
1AB = 00, CD = 00
2AB = 00, CD = 01
3AB = 00, CD = 11
4AB = 00, CD = 10
5AB = 01, CD = 00
6AB = 01, CD = 01
7AB = 01, CD = 11
8AB = 01, CD = 10
9AB = 11, CD = 00
10AB = 11, CD = 01
11AB = 11, CD = 11
12AB = 11, CD = 10
13AB = 10, CD = 00
14AB = 10, CD = 01
15AB = 10, CD = 11
16AB = 10, CD = 10
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopDifficile
Un clock da 10 kHz pilota un contatore modulo 4. Trova la frequenza fout della sua uscita più significativa, che completa un ciclo per ogni ciclo di conteggio.
fclk = 10 kHzN = 4
fout = kHz
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulareMedia
Trova la funzione φ di Eulero φ(847), il numero di interi da 1 a 847 coprimi con 847.
n = 847 = 7·112
φ(847) =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
Cifra il messaggio m = 518 con la chiave pubblica RSA (n, e) = (527, 11). Trova il testo cifrato c.
n = 527e = 11m = 518
c =
9.Algoritmi e complessitàMedia
Qual è la soluzione della ricorrenza T(n) = 2T(n − 1) + O(1)?
AO(n log n)
BO(2ⁿ)
CO(n²)
DO(n)
10.Algoritmi e complessitàDifficile
Come si classifica il problema del commesso viaggiatore?
ALa versione decisionale è in P ma quella di ottimizzazione è NP-completa
BÈ in P perché l'algoritmo di Dijkstra lo risolve visitando ogni città una sola volta
CLa versione decisionale è NP-completa e la versione di ottimizzazione è NP-difficile
DÈ indecidibile
11.Strutture datiMedia
In un min-heap binario memorizzato in un array (indici a partire da 0), i figli del nodo all'indice i si trovano a:
A2i e 2i + 1
Bi/2 e i/2 + 1
Ci + 1 e i + 2
D2i + 1 e 2i + 2
12.Strutture datiDifficile
Un segment tree (albero dei segmenti) è tipicamente usato per:
ARispondere a interrogazioni su intervalli (come somme su intervalli) e aggiornamenti in O(log n)
BImplementare uno stack
COrdinare stringhe alfabeticamente memorizzando ogni prefisso in un nodo separato dell'albero
DMemorizzare gli archi di un grafo
13.Teoria dei grafiMedia
Il grafo connesso ha un circuito euleriano, un cammino euleriano che non è un circuito, oppure nessuno dei due? Clicca la tua risposta.
|V| = 7|E| = 9
1Circuito euleriano
2Cammino euleriano, nessun circuito
3nessuna delle due
14.Teoria dei grafiDifficile
Usa l’algoritmo di Dijkstra per trovare la lunghezza d(F) del cammino minimo da A a F nel grafo pesato.
partenza: Aarrivo: F
d(F) =
15.Basi di dati e SQLMedia
Quale query restituisce il numero di ordini per cliente?
ASELECT customer_id FROM orders WHERE COUNT(*) > 0
BSELECT DISTINCT COUNT(*) FROM orders
CSELECT customer_id, COUNT(*) FROM orders GROUP BY customer_id
DSELECT customer_id, COUNT(*) FROM orders ORDER BY customer_id
16.Basi di dati e SQLDifficile
Quale livello di isolamento impedisce le letture sporche (dirty read) ma consente ancora le letture non ripetibili?
ARead committed
BRepeatable read
CSerializable
DRead uncommitted
17.Reti di calcolatoriMedia
A che cosa serve il controllo a ridondanza ciclica (CRC) nei frame Ethernet?
AA cifrare il frame
BA correggere automaticamente ogni errore sui bit
CA scegliere la rotta migliore
DA rilevare errori di trasmissione
18.Reti di calcolatoriDifficile
In una connessione TCP, che cosa controlla la finestra di ricezione (rwnd)?
AIl timeout di ritrasmissione, calcolato dal round-trip time misurato per ogni segmento
BQuanti dati non confermati il mittente può inviare, in base al buffer del destinatario
CLa dimensione di ogni intestazione di pacchetto IP
DIl numero di porte aperte
19.Sottoreti IPv4Media
La rete 10.4.73.0/24 viene divisa in sottoreti uguali con prefisso /26. Quante sottoreti N ci sono?
10.4.73.0/24/26
N =
20.Sottoreti IPv4Difficile
Un host ha l'indirizzo 10.20.17.34/27. Qual è l'ultimo numero (quarto ottetto) x dell'indirizzo di broadcast della sua sottorete?
10.20.17.34/27
x =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: N = −65
Sistemi di numerazione posizionali: ogni cifra vale il suo valore per una potenza della base. In binario le posizioni valgono 1, 2, 4, 8, 16, …; in esadecimale 1, 16, 256, …, con A–F per 10–15. Nel complemento a due a 8 bit il bit più a sinistra vale −128 invece di +128: così si memorizzano i numeri negativi.
Somma i pesi
Gli altri bit mantengono i loro normali valori positivi.
−128 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = −65
Risposta
N = −65
2.Sistemi di numerazione
Risposta: R = 196
Impostare i bit: ogni bit vale una potenza di due (128, 64, …, 1). Una cifra esadecimale è esattamente quattro bit, e nel complemento a due a 8 bit il bit più a sinistra vale −128. Le operazioni bit a bit lavorano su ogni posizione di bit separatamente.
Bit per bit
Scorrere a sinistra di 2 sposta ogni bit di 2 posizioni verso sinistra; i bit che escono dall’estremità sinistra sono persi ed entrano zeri a destra.
0111 0001 << 2
= 1100 0100
Valore del risultato
1100 0100₂ = 196
Risposta
R = 196
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: ¬q → ¬r
Equivalenza logica: due formule sono equivalenti (≡) quando hanno lo stesso valore in ogni riga della tabella di verità. Una tautologia vale 1 in ogni riga, una contraddizione vale 0 in ogni riga, e una contingenza non è né l’una né l’altra. Leggi utili: De Morgan, ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b e ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b; a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (contronominale); ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b; e le leggi distributive, a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c).
Parti dell’implicazione
a = r, b = q
Contronominale
¬b → ¬a = ¬q → ¬r
Risposta
¬q → ¬r
La contronominale è equivalente all’enunciato originale, quindi dimostrarla dimostra l’enunciato.
4.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: b
Quantificatori e argomenti: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) e ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x). Sposta una negazione verso l’interno, scambia ogni quantificatore che attraversa e nega la formula interna con le leggi proposizionali, come ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b. Un argomento è valido quando la conclusione vale 1 in ogni riga in cui tutte le premesse valgono 1. Una sola riga con premesse vere e conclusione falsa è un controesempio e mostra che l’argomento non è valido.
Righe con tutte le premesse vere
a = 1, b = 1, c = 1: b = 1, c = 1, c ∧ a = 1, ¬b = 0
a = 1, b = 1, c = 0: b = 1, c = 0, c ∧ a = 0, ¬b = 0
a = 0, b = 1, c = 1: b = 1, c = 1, c ∧ a = 0, ¬b = 0
Conclusione
b (dimostrazione per casi)
Risposta
b
5.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: AB = 11, CD = 01
Mappe di Karnaugh: le celle sono ordinate in codice Gray (00, 01, 11, 10), quindi le celle vicine, comprese quelle attraverso i bordi, differiscono per esattamente una variabile. Raggruppa gli 1 in rettangoli di 1, 2, 4, 8 o 16 celle, i più grandi e il meno numerosi possibile, finché ogni 1 non è coperto. Ogni gruppo è un termine prodotto: le variabili che restano costanti al suo interno. Un gruppo di 2ᵏ celle perde k variabili. Le condizioni di indifferenza (X) possono servire a ingrandire i gruppi ma non devono mai essere coperte. Raggruppando invece gli 0 si ottiene la forma POS minima.
Vicini di ogni 1
Un 1 con un 1 vicino può far parte di un gruppo di due o più.
m13: m12, m15, m9, m5 → 0
L’1 isolato
m13 = ABC′D → AB = 11, CD = 01
Risposta
AB = 11, CD = 01
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: fout = 2,5 kHz
Flip-flop e contatori: un flip-flop cambia solo sul fronte attivo del clock. D copia il suo ingresso (Q⁺ = D); T commuta quando T = 1; JK mantiene per 00, azzera per 01, imposta a 1 per 10 e commuta per 11. Un contatore binario a n bit ha 2ⁿ stati e conta modulo 2ⁿ; un contatore modulo N conta 0, 1, …, N − 1 e torna a 0, e richiede il minimo n con 2ⁿ ≥ N flip-flop. Ogni stadio di un contatore asincrono (ripple) dimezza la frequenza, quindi l’ultima uscita di un contatore modulo N ha frequenza fclk/N. Un contatore Johnson di n flip-flop ha 2n stati, un contatore ad anello n.
Divisione di frequenza
fout = 10 kHz / 4 = 2,5 kHz
Risposta
fout = 2,5 kHz
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: φ(847) = 660
Inversi e congruenze: a ha un inverso modulo n esattamente quando MCD(a, n) = 1. L’algoritmo di Euclide esteso scrive 1 = s·n + t·a, e allora a⁻¹ ≡ t (mod n). Una congruenza a·x ≡ b (mod n) con MCD(a, n) = 1 ha la soluzione x ≡ a⁻¹·b. Due congruenze x ≡ r₁ (mod m₁) e x ≡ r₂ (mod m₂) con moduli coprimi hanno una soluzione modulo m₁·m₂ (teorema cinese del resto). La φ di Eulero φ(n) conta i numeri da 1 a n coprimi con n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p).
Fattori primi
847 = 7·112
Funzione φ
φ(847) = φ(121)·φ(7) = 110·6 = 660
Risposta
φ(847) = 660
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: c = 172
Potenze modulari e RSA: calcola aᵏ mod n con il quadrato ripetuto: scrivi k in binario, eleva al quadrato, riduci a ogni passaggio e moltiplica le potenze il cui bit è 1. Fermat: aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) per un primo p che non divide a, quindi l’esponente si può ridurre modulo p − 1. RSA: scegli i primi p e q, n = p·q e φ(n) = (p − 1)(q − 1); l’esponente pubblico e è coprimo con φ(n), e l’esponente privato è d = e⁻¹ mod φ(n). Cifra con c = mᵉ mod n e decifra con m = cᵈ mod n.
Quadrato ripetuto
11 = 8 + 2 + 1
5181 ≡ 518 (mod 527)
5182 ≡ 81 (mod 527)
5184 ≡ 237 (mod 527)
5188 ≡ 307 (mod 527)
51811 ≡ 518·81·307 ≡ 172 (mod 527)
Testo cifrato
c = 172
Risposta
c = 172
9.Algoritmi e complessità
Risposta: B · O(2ⁿ)
Perché è questa la risposta
Il numero di chiamate raddoppia a ogni livello e ci sono n livelli, quindi il totale è circa 2ⁿ, come nella Torre di Hanoi.
Risposta
B · O(2ⁿ)
10.Algoritmi e complessità
Risposta: C · La versione decisionale è NP-completa e la versione di ottimizzazione è NP-difficile
Perché è questa la risposta
"Esiste un giro di lunghezza al massimo k?" è NP-completo; trovare il giro più breve è NP-difficile, perché è almeno altrettanto difficile.
Risposta
C · La versione decisionale è NP-completa e la versione di ottimizzazione è NP-difficile
11.Strutture dati
Risposta: D · 2i + 1 e 2i + 2
Perché è questa la risposta
Negli array con indici da 0, il figlio sinistro è a 2i + 1, il figlio destro a 2i + 2 e il genitore a ⌊(i − 1)/2⌋.
Risposta
D · 2i + 1 e 2i + 2
12.Strutture dati
Risposta: A · Rispondere a interrogazioni su intervalli (come somme su intervalli) e aggiornamenti in O(log n)
Perché è questa la risposta
Un segment tree memorizza valori aggregati per intervalli, supportando interrogazioni su intervalli e aggiornamenti puntuali in tempo O(log n).
Risposta
A · Rispondere a interrogazioni su intervalli (come somme su intervalli) e aggiornamenti in O(log n)
13.Teoria dei grafi
Risposta: Cammino euleriano, nessun circuito
Eulero, Hamilton e alberi: un grafo connesso ha un circuito euleriano (ogni lato una volta, di nuovo al punto di partenza) quando ogni vertice ha grado pari, e un cammino euleriano che non è un circuito quando esattamente due vertici hanno grado dispari; il cammino va allora da un vertice dispari all’altro. Un ciclo hamiltoniano visita ogni vertice una volta; Kn ne ha (n − 1)!/2. Un albero con n vertici ha n − 1 lati, e un grafo connesso con m lati mantiene un albero di copertura dopo aver tolto m − n + 1 lati.
Il cammino euleriano parte da un vertice dispari e termina nell’altro.
14.Teoria dei grafi
Risposta: d(F) = 11
Cammini minimi e alberi di copertura: l’algoritmo di Dijkstra fissa un vertice per passo: il vertice non fissato con la distanza provvisoria minima. La sua distanza è allora definitiva, e ogni vertice adiacente v riceve d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)). L’algoritmo di Kruskal costruisce un albero di copertura minimo prendendo i lati dal più leggero al più pesante e saltando ogni lato che chiuderebbe un ciclo; l’algoritmo di Prim fa crescere un solo albero da un vertice iniziale aggiungendo sempre il lato più leggero che ne esce. Un albero di copertura di n vertici ha n − 1 lati.
Dijkstra passo per passo
Ogni riga: il vertice fissato, la sua distanza definitiva e i vertici adiacenti la cui distanza migliora.
A (0): B: 3, C: 5
B (3): D: 10, G: 16
C (5): E: 12
D (10): F: 11
F (11)
E (12)
G (16)
Cammino minimo
A → B → D → F
d(F) = 11
Risposta
d(F) = 11
15.Basi di dati e SQL
Risposta: C · SELECT customer_id, COUNT(*) FROM orders GROUP BY customer_id
Perché è questa la risposta
GROUP BY customer_id crea un gruppo per cliente e COUNT(*) conta le righe di ciascun gruppo.
Risposta
C · SELECT customer_id, COUNT(*) FROM orders GROUP BY customer_id
16.Basi di dati e SQL
Risposta: A · Read committed
Perché è questa la risposta
Read committed nasconde le modifiche non confermate; Repeatable read impedisce anche le letture non ripetibili; Serializable impedisce anche i fantasmi.
Risposta
A · Read committed
17.Reti di calcolatori
Risposta: D · A rilevare errori di trasmissione
Perché è questa la risposta
Il mittente calcola un CRC sul frame; il destinatario lo ricalcola e scarta il frame se i valori differiscono. Il CRC rileva gli errori ma non li corregge.
Risposta
D · A rilevare errori di trasmissione
18.Reti di calcolatori
Risposta: B · Quanti dati non confermati il mittente può inviare, in base al buffer del destinatario
Perché è questa la risposta
Il destinatario comunica quanto spazio libero ha nel buffer; il mittente limita di conseguenza i dati non confermati, evitando di sovraccaricare il destinatario.
Risposta
B · Quanti dati non confermati il mittente può inviare, in base al buffer del destinatario
19.Sottoreti IPv4
Risposta: N = 4
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).
Bit presi in prestito
26 − 24 = 2
Numero di sottoreti
N = 22 = 4
Risposta
N = 4
Ogni sottorete /26 ha 26 − 2 = 62 host utilizzabili.
20.Sottoreti IPv4
Risposta: x = 63
Sottoreti IPv4: un indirizzo ha 32 bit. Il prefisso /p indica quanti bit iniziali identificano la rete; i restanti 32 − p bit numerano gli host. Una sottorete ha 2³²⁻ᵖ indirizzi, ma il primo (indirizzo di rete) e l'ultimo (broadcast) non si possono assegnare agli host, quindi ci stanno 2³²⁻ᵖ − 2 host. Eccezioni: una /31 (collegamento punto-punto, RFC 3021) usa entrambi i suoi 2 indirizzi per gli host, e una /32 è un solo indirizzo (un singolo host o un’interfaccia di loopback).