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 −95 in complemento a due a 8 bit. Letto come numero senza segno, qual è il valore U dello schema?
N = −958 bit
U =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Qual è il più grande intero senza segno N che sta in 10 bit?
10 bit
N =
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
Quale formula è logicamente equivalente a ¬(p → r)? Clicca su di essa.
¬(p → r)
1¬p ∧ r
2¬p → ¬r
3p ∧ ¬r
4¬p ∨ ¬r
4.Logica proposizionale e dimostrazioniDifficile
L’argomento con premesse p → q; ¬p e conclusione ¬q non è valido. Clicca la riga della tabella di verità che è un controesempio.
p → q¬p∴ ¬q
1p = 1, q = 1
2p = 1, q = 0
3p = 0, q = 1
4p = 0, q = 0
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) = Σm(0, 3, 4, 5, 6). Quanti termini somma (fattori) N ha?
F(A, B, C) = Σm(0, 3, 4, 5, 6)
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
7fronte di clock 7
8fronte di clock 8
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulareMedia
Trova l’inverso di 7 modulo 17: il numero x con 0 < x < 17 e 7·x ≡ 1 (mod 17).
a = 7n = 17
7−1 mod 17 =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
Cifra il messaggio m = 223 con la chiave pubblica RSA (n, e) = (589, 17). Trova il testo cifrato c.
n = 589e = 17m = 223
c =
9.Algoritmi e complessitàMedia
Ordini una volta un array di n elementi e poi rispondi a k query di appartenenza con la ricerca binaria. Qual è il costo totale?
AO(nk)
BO(n log n + k log n)
CO(n + k)
DO(k n log n)
10.Algoritmi e complessitàDifficile
Qual è la complessità temporale della costruzione di un heap binario da n elementi non ordinati con il metodo bottom-up?
AO(n log n)
BO(n²)
CO(log n)
DO(n)
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:
Ai + 1 e i + 2
B2i + 1 e 2i + 2
Ci/2 e i/2 + 1
D2i e 2i + 1
12.Strutture datiDifficile
Perché un server potrebbe scegliere a caso la propria funzione hash da una famiglia universale?
APer garantire che due chiavi non collidano mai, qualunque chiave invii un attaccante
BPer eliminare la necessità di ridimensionare la tabella
CPer rendere molto improbabile che un attaccante scelga molte chiavi che collidono tutte
DPer rendere ordinata la tabella hash
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| = 6|E| = 7
1Circuito euleriano
2Cammino euleriano, nessun circuito
3nessuna delle due
14.Teoria dei grafiDifficile
Trova il peso totale W di un albero di copertura minimo del grafo pesato.
|V| = 6|E| = 8
W =
15.Basi di dati e SQLMedia
Quale proprietà ACID fa sì che le transazioni concorrenti non vedano le modifiche non ancora completate delle altre?
ADisponibilità
BDurabilità
CAtomicità
DIsolamento
16.Basi di dati e SQLDifficile
La tabella employee(emp_id, dept_id, dept_name) ha la chiave emp_id, e vale dept_id → dept_name. Quale affermazione è corretta?
AÈ in 2NF ma non in 3NF
BNon è in 2NF
CNon è in 1NF
DÈ in BCNF e quindi anche in 3NF
17.Reti di calcolatoriMedia
Un browser riceve il codice di stato HTTP 404. Che cosa significa?
AIl client deve prima effettuare l'accesso
BLa risorsa richiesta non è stata trovata
CIl server ha avuto un errore interno
DLa richiesta è andata a buon fine
18.Reti di calcolatoriDifficile
La fase di «slow start» del controllo di congestione TCP:
ADimezza la finestra di congestione a ogni round trip finché non viene rilevata una perdita di pacchetti
BAumenta la finestra di congestione in modo esponenziale fino a una soglia o a una perdita
CMantiene la finestra fissa a un segmento
DÈ usata solo da UDP
19.Sottoreti IPv4Media
Una sottorete usa la maschera 255.255.252.0. Quanti indirizzi host utilizzabili H ha?
255.255.252.0
H =
20.Sottoreti IPv4Difficile
Un host ha l’indirizzo 172.20.149.137/22. Qual è il terzo ottetto x dell’indirizzo di broadcast della sua sottorete?
172.20.149.137/22
x =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: U = 161
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
95 = 0101 1111
invertito: 1010 0000
+1 → 1010 0001
Leggilo senza segno
1010 0001₂ = 256 − 95 = 161
Risposta
U = 161
2.Sistemi di numerazione
Risposta: N = 1023
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.
Valore massimo
210 − 1 = 1023
Risposta
N = 1023
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: p ∧ ¬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).
La legge
¬(a → b) ≡ ¬(¬a ∨ b) ≡ a ∧ ¬b: l’unica riga in cui un’implicazione fallisce.
¬(p → r) ≡ p ∧ ¬r
Verifica con la tabella di verità
p = 1, r = 1: 0 | 0 1 0 0
p = 1, r = 0: 1 | 0 1 1 1
p = 0, r = 1: 0 | 1 0 0 1
p = 0, r = 0: 0 | 0 1 0 1
Risposta
p ∧ ¬r
Le colonne dopo la barra sono le opzioni nell’ordine mostrato.
4.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: p = 0, q = 1
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.
Premesse e conclusione riga per riga
p = 1, q = 1: 1 0 | 0
p = 1, q = 0: 0 0 | 1
p = 0, q = 1: 1 1 | 0
p = 0, q = 0: 1 1 | 1
Controesempio
p = 0, q = 1
Risposta
p = 0, q = 1
Un argomento di questa forma sembra una regola valida, ma una sola riga basta a mostrare che non lo è.
5.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: N = 3
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.
(A + B + C′)
(A + B′ + C)
(A′ + B′ + C′)
Forma POS minima
F = (A + B + C′)(A + B′ + C)(A′ + B′ + C′)
N = 3
Risposta
N = 3
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: fronte di clock 5
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).
Algoritmo di Euclide esteso
Ogni resto r si scrive r ≡ t·7 (mod 17).
r = 17, t = 0
r = 7, q = 2, t = 1
r = 3, q = 2, t = −2
r = 1, q = 3, t = 5
Inversa
1 ≡ 5·7 (mod 17)
x = 5
verifica: 7·5 = 35 = 2·17 + 1
Risposta
7−1 mod 17 = 5
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: c = 243
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
17 = 16 + 1
2231 ≡ 223 (mod 589)
2232 ≡ 253 (mod 589)
2234 ≡ 397 (mod 589)
2238 ≡ 346 (mod 589)
22316 ≡ 149 (mod 589)
22317 ≡ 223·149 ≡ 243 (mod 589)
Testo cifrato
c = 243
Risposta
c = 243
9.Algoritmi e complessità
Risposta: B · O(n log n + k log n)
Perché è questa la risposta
L'ordinamento costa O(n log n) e ogni query O(log n); questo batte k scansioni lineari (O(nk)) quando k è grande.
Risposta
B · O(n log n + k log n)
10.Algoritmi e complessità
Risposta: D · O(n)
Perché è questa la risposta
Sommando i costi di discesa (sift-down) su tutti i livelli si ottiene una serie convergente, quindi heapify viene eseguito in tempo lineare.
Risposta
D · O(n)
11.Strutture dati
Risposta: B · 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
B · 2i + 1 e 2i + 2
12.Strutture dati
Risposta: C · Per rendere molto improbabile che un attaccante scelga molte chiavi che collidono tutte
Perché è questa la risposta
Con l'hashing universale il numero atteso di collisioni è piccolo per qualsiasi insieme di chiavi, perché l'attaccante non sa quale funzione è stata scelta.
Risposta
C · Per rendere molto improbabile che un attaccante scelga molte chiavi che collidono tutte
13.Teoria dei grafi
Risposta: Circuito euleriano
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.
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.
Algoritmo di Kruskal
BE (3): prendi
DF (7): prendi
CE (10): prendi
BC (12): salta, chiude un ciclo
EF (13): prendi
AC (14): prendi
Peso totale
W = 3 + 7 + 10 + 13 + 14 = 47
Risposta
W = 47
15.Basi di dati e SQL
Risposta: D · Isolamento
Perché è questa la risposta
L'isolamento tiene separate le transazioni concorrenti; i livelli di isolamento stabiliscono quanto rigorosamente ciò venga garantito.
Risposta
D · Isolamento
16.Basi di dati e SQL
Risposta: A · È in 2NF ma non in 3NF
Perché è questa la risposta
La chiave ha una sola colonna, quindi la 2NF è soddisfatta, ma emp_id → dept_id → dept_name è una dipendenza transitiva, che viola la 3NF.
Risposta
A · È in 2NF ma non in 3NF
17.Reti di calcolatori
Risposta: B · La risorsa richiesta non è stata trovata
Perché è questa la risposta
404 Not Found significa che il server non ha alcuna risorsa a quell'URL. 200 è OK, 401 è Unauthorized e 500 è Internal Server Error.
Risposta
B · La risorsa richiesta non è stata trovata
18.Reti di calcolatori
Risposta: B · Aumenta la finestra di congestione in modo esponenziale fino a una soglia o a una perdita
Perché è questa la risposta
Lo slow start fa crescere la finestra di congestione in modo esponenziale; dopo la soglia, la congestion avoidance la fa crescere linearmente, e una perdita la riduce.
Risposta
B · Aumenta la finestra di congestione in modo esponenziale fino a una soglia o a una perdita
19.Sottoreti IPv4
Risposta: H = 1022
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).
Lunghezza del prefisso
255.255.252.0 = /22
Host utilizzabili
210 − 2 = 1022
Risposta
H = 1022
20.Sottoreti IPv4
Risposta: x = 151
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).