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
Imposta i bit in modo che memorizzino −42 in complemento a due a 8 bit. Letto come numero senza segno, qual è il valore U dello schema?
N = −428 bit
U =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Imposta i bit sul risultato a 8 bit di 0100 0001 OR 0010 1001. Qual è il valore R del risultato in decimale?
0100 0001OR0010 1001
R =
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
Vuoi dimostrare q → (r ∧ p) per contrapposizione. Quale implicazione dimostri al suo posto? Clicca su di essa.
q → (r ∧ p)
1¬(r ∧ p) → ¬q
2¬q → ¬(r ∧ p)
3q ∧ ¬(r ∧ p)
4(r ∧ p) → q
4.Logica proposizionale e dimostrazioniDifficile
Sono date le premesse p ∨ r; ¬p. Quale conclusione ne segue? Clicca su di essa.
p ∨ r¬p
1p ∧ r
2r
3p
4¬r
5.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopMedia
Usa la mappa di Karnaugh per trovare la forma minima a prodotto di somme (POS) di F(A, B, C, D) = Σm(2, 3, 4, 7, 8, 11, 14). Quanti termini somma (fattori) N ha?
F(A, B, C, D) = Σm(2, 3, 4, 7, 8, 11, 14)
N =
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopDifficile
Un flip-flop JK sensibile al fronte di salita parte con Q = 0 e riceve gli ingressi mostrati. Clicca il primo fronte di clock in cui Q passa da 1 a 0.
Q₀ = 0JK
1fronte di clock 1
2fronte di clock 2
3fronte di clock 3
4fronte di clock 4
5fronte di clock 5
6fronte di clock 6
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulareMedia
Risolvi 3x ≡ 64 (mod 74). Dai la soluzione x con 0 < x < 74.
3x ≡ 64 (mod 74)
x =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
Usa il quadrato ripetuto per trovare 4051 mod 61.
a = 40k = 51n = 61
4051 mod 61 =
9.Algoritmi e complessitàMedia
Qual è la complessità temporale della moltiplicazione di due matrici n × n con il triplo ciclo standard?
AO(n²)
BO(n³)
CO(n)
DO(n² log n)
10.Algoritmi e complessitàDifficile
Quale limite è corretto per log(n!)?
AΘ(n log n)
BΘ(n²)
CΘ(log n)
DΘ(n)
11.Strutture datiMedia
Quale struttura dati si usa per verificare se le parentesi in "{[()]}" sono bilanciate?
AUna coda
BUna tabella hash
CUn albero binario di ricerca
DUna pila
12.Strutture datiDifficile
Per ogni elemento di un array vuoi il successivo elemento maggiore alla sua destra, in tempo totale O(n). Quale struttura aiuta?
AUna coda che contiene ogni coppia di elementi
BUn albero binario di ricerca ricostruito per ogni elemento
CUna pila che conserva gli elementi in attesa della loro risposta
DUna tabella hash di tutti gli elementi
13.Teoria dei grafiMedia
Quanti cicli hamiltoniani diversi H ha il grafo completo K6? I cicli che differiscono solo per il vertice iniziale o per il verso contano come lo stesso.
K6
H =
14.Teoria dei grafiDifficile
Quanti cammini di lunghezza 2 vanno da E a D? Un cammino può ripetere vertici e lati. Chiama il numero N.
M = matrice di adiacenzaL = 2
N =
15.Basi di dati e SQLMedia
Che cosa significa la dipendenza funzionale A → B?
AA ogni valore di B è associato esattamente un valore di A
BA e B sono entrambe chiavi primarie
CA è una chiave esterna che fa riferimento a B
DA ogni valore di A è associato esattamente un valore di B
16.Basi di dati e SQLDifficile
Quando la decomposizione di R in R1 e R2 è garantita senza perdita?
AQuando R1 e R2 hanno lo stesso numero di colonne
BQuando gli attributi comuni di R1 e R2 formano una superchiave di R1 o di R2
CQuando ogni attributo di R compare sia in R1 sia in R2
DQuando R1 e R2 non hanno attributi in comune
17.Reti di calcolatoriMedia
Qual è l'ordine abituale dei messaggi quando un client ottiene un indirizzo da DHCP?
ARequest, Offer, Discover, Acknowledge
BDiscover, Request, Offer, Acknowledge
COffer, Discover, Acknowledge, Request
DDiscover, Offer, Request, Acknowledge
18.Reti di calcolatoriDifficile
Quale protocollo di routing è di tipo link-state?
ARIP
BBGP
CARP
DOSPF
19.Sottoreti IPv4Media
Un reparto ha bisogno di 1519 indirizzi host in un'unica sottorete. Qual è la lunghezza di prefisso più lunga p (la sottorete più piccola) sufficiente?
1519 hosts
p =
20.Sottoreti IPv4Difficile
Un host ha l'indirizzo 10.20.155.137/27. Qual è l'ultimo numero (quarto ottetto) x dell'indirizzo di broadcast della sua sottorete?
10.20.155.137/27
x =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: U = 214
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.
Inverti e aggiungi uno
42 = 0010 1010
invertito: 1101 0101
+1 → 1101 0110
Leggilo senza segno
1101 0110₂ = 256 − 42 = 214
Risposta
U = 214
2.Sistemi di numerazione
Risposta: R = 105
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
OR dà 1 dove almeno un bit è 1.
0100 0001
OR 0010 1001
= 0110 1001
Valore del risultato
0110 1001₂ = 105
Risposta
R = 105
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: ¬(r ∧ p) → ¬q
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 = q, b = r ∧ p
Contronominale
¬b → ¬a = ¬(r ∧ p) → ¬q
Risposta
¬(r ∧ p) → ¬q
La contronominale è equivalente all’enunciato originale, quindi dimostrarla dimostra l’enunciato.
4.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: r
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
p = 0, r = 1: p ∧ r = 0, r = 1, p = 0, ¬r = 0
Conclusione
r (sillogismo disgiuntivo)
Risposta
r
5.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: N = 6
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.
Raggruppa gli 0
Ogni gruppo è un rettangolo di 2ᵏ celle; le celle di bordo sono vicine alle celle del bordo opposto.
(C + D′)
(A′ + B′ + D′)
(A + B + C)
(A′ + B′ + C)
(A + B′ + C′ + D)
(A′ + B + C′ + D)
Forma POS minima
F = (C + D′)(A′ + B′ + D′)(A + B + C)(A′ + B′ + C)(A + B′ + C′ + D)(A′ + B + C′ + D)
N = 6
Risposta
N = 6
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: fronte di clock 3
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.
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).
Inverso di 3
r = 74, t = 0
r = 3, q = 24, t = 1
r = 2, q = 1, t = −24
r = 1, q = 2, t = 25
3−1 ≡ 25 (mod 74)
Risolvi
x ≡ 25·64 = 1600 ≡ 46 (mod 74)
verifica: 3·46 = 138 ≡ 64 (mod 74)
Risposta
x = 46
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: 4051 mod 61 = 11
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.
Esponente binario
51 = 1100112 = 32 + 16 + 2 + 1
Quadrato ripetuto
401 ≡ 40 (mod 61)
402 ≡ 14 (mod 61)
404 ≡ 13 (mod 61)
408 ≡ 47 (mod 61)
4016 ≡ 13 (mod 61)
4032 ≡ 47 (mod 61)
Moltiplica le potenze necessarie
4051 ≡ 40·14·13·47 ≡ 11 (mod 61)
Risposta
4051 mod 61 = 11
9.Algoritmi e complessità
Risposta: B · O(n³)
Perché è questa la risposta
Ci sono n² voci e ciascuna richiede n moltiplicazioni, per un totale di n³ operazioni.
Risposta
B · O(n³)
10.Algoritmi e complessità
Risposta: A · Θ(n log n)
Perché è questa la risposta
log(n!) ≤ n log n, e gli n / 2 fattori più grandi danno log(n!) ≥ (n / 2) log(n / 2); per questo l'ordinamento per confronti richiede Ω(n log n).
Risposta
A · Θ(n log n)
11.Strutture dati
Risposta: D · Una pila
Perché è questa la risposta
Si inserisce (push) ogni parentesi aperta e si estrae (pop) quando compare una parentesi chiusa; questa deve corrispondere a quella estratta e alla fine la pila deve essere vuota.
Risposta
D · Una pila
12.Strutture dati
Risposta: C · Una pila che conserva gli elementi in attesa della loro risposta
Perché è questa la risposta
Scorrendo da sinistra a destra, si estrae ogni elemento della pila minore di quello corrente (l'elemento corrente è la loro risposta), poi lo si inserisce; ogni elemento si sposta al massimo due volte.
Risposta
C · Una pila che conserva gli elementi in attesa della loro risposta
13.Teoria dei grafi
Risposta: H = 60
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.
Conta
H = (6 − 1)!/2 = 120/2 = 60
Risposta
H = 60
14.Teoria dei grafi
Risposta: N = 1
Gradi: il grado di un vertice è il numero di lati che vi arrivano. Ogni lato ha due estremi, quindi i gradi sommano al doppio del numero di lati: Σ deg(v) = 2|E| (il lemma delle strette di mano). Il numero di vertici di grado dispari è quindi pari. Kn ha n(n − 1)/2 lati, un grafo k-regolare con n vertici ne ha nk/2, e un albero con n vertici ha n − 1 lati.
Matrice di adiacenza
A: 0 1 1 0 0
B: 1 0 1 1 1
C: 1 1 0 0 1
D: 0 1 0 0 1
E: 0 1 1 1 0
Vicini comuni
(M²)ED = 0·0 + 1·1 + 1·0 + 1·0 + 0·1 = 1
Risposta
N = 1
15.Basi di dati e SQL
Risposta: D · A ogni valore di A è associato esattamente un valore di B
Perché è questa la risposta
A → B significa che due righe con lo stesso valore di A devono avere lo stesso valore di B; A determina B.
Risposta
D · A ogni valore di A è associato esattamente un valore di B
16.Basi di dati e SQL
Risposta: B · Quando gli attributi comuni di R1 e R2 formano una superchiave di R1 o di R2
Perché è questa la risposta
Se gli attributi condivisi determinano tutti gli attributi di R1 o di R2, ricomponendoli con un join si ottengono esattamente le righe originali e nessuna tupla spuria.
Risposta
B · Quando gli attributi comuni di R1 e R2 formano una superchiave di R1 o di R2
17.Reti di calcolatori
Risposta: D · Discover, Offer, Request, Acknowledge
Perché è questa la risposta
Il client invia in broadcast un Discover, i server rispondono con delle Offer, il client fa Request di un'offerta e il server scelto conferma con un Acknowledge.
Risposta
D · Discover, Offer, Request, Acknowledge
18.Reti di calcolatori
Risposta: D · OSPF
Perché è questa la risposta
I router OSPF costruiscono una mappa completa dell'area e calcolano i percorsi più brevi con l'algoritmo di Dijkstra. RIP è distance-vector; BGP è path-vector.
Risposta
D · OSPF
19.Sottoreti IPv4
Risposta: p = 21
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).
Bit di host necessari
210 − 2 = 1022 < 1519
211 − 2 = 2046 ≥ 1519 → h = 11
Lunghezza del prefisso
p = 32 − 11 = 21
Risposta
p = /21
20.Sottoreti IPv4
Risposta: x = 159
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).