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
Scrivi −92 come sequenza a 8 bit in complemento a due. Leggi la sequenza come numero binario senza segno: qual è il suo valore U in decimale?
N = −928 bit
U =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Imposta i bit sul risultato a 8 bit di 1110 0100 << 1. Qual è il valore R del risultato in decimale?
1110 0100<< 1
R =
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
Quale formula è logicamente equivalente a (b ∨ c) → a? Clicca su di essa.
(b ∨ c) → a
1(b ∧ c) → a
2(b → a) ∨ (c → a)
3b ∨ (c → a)
4(b → a) ∧ (c → a)
4.Logica proposizionale e dimostrazioniDifficile
Quante delle 16 righe della tabella di verità rendono vera (q ∨ ¬p) → (s ∧ r)? Chiama questo numero N.
(q ∨ ¬p) → (s ∧ r)
N =
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, 1, 3, 4). Quanti termini somma (fattori) N ha?
F(A, B, C) = Σm(0, 1, 3, 4)
N =
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopDifficile
Un flip-flop D sensibile al fronte di salita parte con Q = 0 e riceve gli ingressi mostrati in 7 fronti di salita del clock. Quante volte N Q cambia stato?
Q₀ = 0D
N =
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulareMedia
Trova l’inverso di 40 modulo 67: il numero x con 0 < x < 67 e 40·x ≡ 1 (mod 67).
a = 40n = 67
40−1 mod 67 =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
43 è primo. Usa il piccolo teorema di Fermat per trovare 2796282 mod 43.
p = 43k = 96282
2796282 mod 43 =
9.Algoritmi e complessitàMedia
Quale affermazione su una funzione ricorsiva senza un caso base raggiungibile è corretta?
ARestituisce automaticamente 0
BContinua a chiamare se stessa finché lo stack delle chiamate va in overflow
CIl compilatore la trasforma sempre in un ciclo che termina in modo sicuro
DViene eseguita in tempo O(1)
10.Algoritmi e complessitàDifficile
Per quale variante dello zaino la regola greedy "prendi gli oggetti in ordine di valore per peso" dà sempre una risposta ottima?
ALo zaino frazionario, in cui gli oggetti si possono dividere
BEntrambe le varianti
CLo zaino 0/1, in cui gli oggetti si devono prendere sempre interi
DNessuna delle due varianti
11.Strutture datiMedia
Quale struttura dati si usa per verificare se le parentesi in "{[()]}" sono bilanciate?
AUna tabella hash
BUna pila
CUn albero binario di ricerca
DUna coda
12.Strutture datiDifficile
Perché in un filtro di Bloom standard non si possono semplicemente eliminare gli elementi azzerandone i bit?
AQuei bit possono appartenere anche ad altri elementi, il che causerebbe falsi negativi
BL'eliminazione porterebbe il tasso di falsi positivi al 100%
CI filtri di Bloom memorizzano gli elementi completi, che una volta sottoposti a hash non si possono più ritrovare
DI bit di un filtro di Bloom non si possono modificare dopo la creazione
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| = 8
1Circuito euleriano
2Cammino euleriano, nessun circuito
3nessuna delle due
14.Teoria dei grafiDifficile
L’algoritmo di Kruskal costruisce un albero di copertura minimo. Clicca il lato che aggiunge come lato numero 4; i lati saltati non contano.
k = 4
1lato AB
2lato AC
3lato BC
4lato BD
5lato DE
6lato EF
7lato GB
8lato GD
9lato GE
15.Basi di dati e SQLMedia
Quale proprietà ACID garantisce che le modifiche confermate sopravvivano a un crash del sistema?
AIsolamento
BAtomicità
CDurabilità
DCoerenza
16.Basi di dati e SQLDifficile
Che cosa richiede la regola del write-ahead logging (WAL)?
ALe pagine di dati devono essere scritte prima del log
BIl record di log di una modifica deve raggiungere la memoria stabile prima della pagina di dati modificata
COgni query deve essere registrata prima di essere analizzata
DIl log viene scritto solo dopo un crash
17.Reti di calcolatoriMedia
Qual è l'indirizzo di loopback IPv6?
Aff02::1
B::
Cfe80::1
D::1
18.Reti di calcolatoriDifficile
Devi suddividere 192.168.1.0/24 in almeno 5 sottoreti con fino a 25 host ciascuna. Quale lunghezza di prefisso è la più adatta?
A/28
B/26
C/27
D/25
19.Sottoreti IPv4Media
La rete 192.168.246.0/24 è divisa in sottoreti /29, numerate 1, 2, 3, … a partire dall’indirizzo più basso (la sottorete 1 inizia da .0). Qual è il quarto ottetto x dell’indirizzo di rete della sottorete 2?
192.168.246.0/24/29sottorete 2 (la sottorete 1 inizia da .0)
x =
20.Sottoreti IPv4Difficile
Un host ha l'indirizzo 10.20.234.193/28. Qual è l'ultimo numero (quarto ottetto) x dell'indirizzo di broadcast della sua sottorete?
10.20.234.193/28
x =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: U = 164
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.
Inverti e aggiungi uno
92 = 0101 1100
invertito: 1010 0011
+1 → 1010 0100
Leggilo senza segno
1010 0100₂ = 256 − 92 = 164
Risposta
U = 164
2.Sistemi di numerazione
Risposta: R = 200
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 1 sposta ogni bit di 1 posizioni verso sinistra; i bit che escono dall’estremità sinistra sono persi ed entrano zeri a destra.
1110 0100 << 1
= 1100 1000
Valore del risultato
1100 1000₂ = 200
Risposta
R = 200
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: (b → a) ∧ (c → a)
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) → c richiede c ogni volta che vale a oppure b: (a → c) ∧ (b → c).
(b ∨ c) → a ≡ (b → a) ∧ (c → a)
Verifica con la tabella di verità
a = 1, b = 1, c = 1: 1 | 1 1 1 1
a = 1, b = 1, c = 0: 1 | 1 1 1 1
a = 1, b = 0, c = 1: 1 | 1 1 1 1
a = 1, b = 0, c = 0: 1 | 1 1 1 1
a = 0, b = 1, c = 1: 0 | 0 0 1 0
a = 0, b = 1, c = 0: 0 | 1 1 1 0
a = 0, b = 0, c = 1: 0 | 1 1 0 0
a = 0, b = 0, c = 0: 1 | 1 1 1 1
Risposta
(b → a) ∧ (c → a)
Le colonne dopo la barra sono le opzioni nell’ordine mostrato.
4.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: N = 7
Tabelle di verità: una formula con n variabili distinte ha 2ⁿ righe, una per ogni combinazione di valori di verità (1 = vero, 0 = falso). Procedi dall’interno verso l’esterno e dai a ogni sottoformula una colonna propria. ¬a inverte il valore; a ∧ b vale 1 solo quando entrambi valgono 1; a ∨ b vale 0 solo quando entrambi valgono 0; a → b vale 0 solo quando a = 1 e b = 0; a ↔ b vale 1 quando i due lati sono uguali.
Colonne
¬p; q ∨ ¬p; s ∧ r; (q ∨ ¬p) → (s ∧ r)
Dividi secondo p
p = 1: 5
p = 0: 2
N = 5 + 2 = 7
Risposta
N = 7
5.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: N = 2
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.
(B′ + C)
(A′ + C′)
Forma POS minima
F = (B′ + C)(A′ + C′)
N = 2
Risposta
N = 2
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: N = 4
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.
Q dopo ogni fronte
Un flip-flop D copia D a ogni fronte di salita: Q⁺ = D.
1: D = 1 → Q = 1
2: D = 1 → Q = 1
3: D = 1 → Q = 1
4: D = 1 → Q = 1
5: D = 0 → Q = 0
6: D = 1 → Q = 1
7: D = 0 → Q = 0
Conta le variazioni
0 → 1 → 1 → 1 → 1 → 0 → 1 → 0
N = 4
Risposta
N = 4
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: 40−1 mod 67 = 62
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·40 (mod 67).
r = 67, t = 0
r = 40, q = 1, t = 1
r = 27, q = 1, t = −1
r = 13, q = 2, t = 2
r = 1, q = 13, t = −5
Inversa
1 ≡ −5·40 (mod 67)
x = 62
verifica: 40·62 = 2480 = 37·67 + 1
Risposta
40−1 mod 67 = 62
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: 2796282 mod 43 = 4
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.
Riduci l’esponente
96282 mod 42 = 18
2796282 ≡ 2718 (mod 43)
Potenza piccola
2718 mod 43 = 4
Risposta
2796282 mod 43 = 4
9.Algoritmi e complessità
Risposta: B · Continua a chiamare se stessa finché lo stack delle chiamate va in overflow
Perché è questa la risposta
Senza caso base la ricorsione non si ferma mai; in pratica la memoria per gli stack frame si esaurisce e il programma va in crash.
Risposta
B · Continua a chiamare se stessa finché lo stack delle chiamate va in overflow
10.Algoritmi e complessità
Risposta: A · Lo zaino frazionario, in cui gli oggetti si possono dividere
Perché è questa la risposta
Quando gli oggetti si possono dividere, prendere prima il rapporto migliore è ottimo; nello zaino 0/1 un oggetto con rapporto alto può impedire una combinazione migliore, quindi serve la programmazione dinamica.
Risposta
A · Lo zaino frazionario, in cui gli oggetti si possono dividere
11.Strutture dati
Risposta: B · 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
B · Una pila
12.Strutture dati
Risposta: A · Quei bit possono appartenere anche ad altri elementi, il che causerebbe falsi negativi
Perché è questa la risposta
Azzerare un bit condiviso farebbe sembrare assente un altro elemento; i filtri di Bloom a conteggio (counting Bloom filter) usano contatori invece di bit per permettere l'eliminazione.
Risposta
A · Quei bit possono appartenere anche ad altri elementi, il che causerebbe falsi negativi
13.Teoria dei grafi
Risposta: nessuna delle due
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
1. AB (2)
2. GB (5)
3. AC (6)
4. GD (7)
5. DE (12)
6. EF (20)
lato numero 4
GD
Risposta
lato GD
15.Basi di dati e SQL
Risposta: C · Durabilità
Perché è questa la risposta
La durabilità significa che, una volta che una transazione è confermata, i suoi effetti vengono conservati, di solito scrivendo un log su una memoria stabile.
Risposta
C · Durabilità
16.Basi di dati e SQL
Risposta: B · Il record di log di una modifica deve raggiungere la memoria stabile prima della pagina di dati modificata
Perché è questa la risposta
Scrivere prima il log permette al DBMS, dopo un crash, di rieseguire il lavoro confermato e annullare quello non confermato, garantendo atomicità e durabilità.
Risposta
B · Il record di log di una modifica deve raggiungere la memoria stabile prima della pagina di dati modificata
17.Reti di calcolatori
Risposta: D · ::1
Perché è questa la risposta
::1 è l'indirizzo di loopback. :: è l'indirizzo non specificato, fe80::/10 è link-local e ff02::1 è il gruppo multicast di tutti i nodi.
Risposta
D · ::1
18.Reti di calcolatori
Risposta: C · /27
Perché è questa la risposta
/27 dà 8 sottoreti con 30 host utilizzabili ciascuna. /26 dà solo 4 sottoreti, e /28 consente solo 14 host per sottorete.
Risposta
C · /27
19.Sottoreti IPv4
Risposta: x = 8
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).
Dimensione del blocco
23 = 8
Sottorete numero 2
rete: (2 − 1)·8 = 8
broadcast: 8 + 8 − 1 = 15
Risposta
x = 8
20.Sottoreti IPv4
Risposta: x = 207
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).