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 −104 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 = −1048 bit
U =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Qual è il più grande intero senza segno N che sta in 16 bit?
16 bit
N =
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
Quale formula è logicamente equivalente a ¬(r ∧ q)? Clicca su di essa.
¬(r ∧ q)
1¬r ∨ q
2¬r ∧ q
3¬r ∨ ¬q
4¬r ∧ ¬q
4.Logica proposizionale e dimostrazioniDifficile
Quale enunciato è equivalente a ¬∀x (P(x) ∨ Q(x)), con la negazione spostata fino in fondo all’interno? Clicca su di esso.
¬∀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.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(0, 1, 2, 3, 4, 6, 11, 12, 14, 15). Quanti termini somma (fattori) N ha?
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopDifficile
Per F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 4, 6, 9, 11, 13, 15) + d(5, 12), dove d indica le condizioni di indifferenza, trova il numero N di implicanti primi essenziali.
Trova il più piccolo intero positivo x con x ≡ 6 (mod 9) e x ≡ 8 (mod 13).
x ≡ 6 (mod 9)x ≡ 8 (mod 13)
x =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
Quante soluzioni N ha 24x ≡ 3 (mod 27) in {0, 1, …, 26}?
24x ≡ 3 (mod 27)
N =
9.Algoritmi e complessitàMedia
Un quicksort usa sempre il primo elemento come pivot. Su quale input mostra il comportamento del caso peggiore?
AUn array in ordine casuale
BUn array già ordinato
CUn array di lunghezza 2
DUn array con elementi tutti diversi
10.Algoritmi e complessitàDifficile
Un problema è NP-completo se:
AÈ al di fuori di NP ma più difficile di tutti i problemi NP, come il problema della fermata
BÈ impossibile da risolvere
CÈ risolvibile in tempo polinomiale
DAppartiene a NP e ogni problema NP si riduce a esso in tempo polinomiale
11.Strutture datiMedia
Un'applicazione ha bisogno di ricerche veloci, ma deve anche elencare le chiavi in ordine e rispondere a interrogazioni su intervalli. Quale struttura è la più adatta?
AUn albero binario di ricerca bilanciato
BUna lista concatenata non ordinata
CUna pila
DUna tabella hash
12.Strutture datiDifficile
Devi conservare i k valori più piccoli di un flusso di n numeri usando O(k) memoria. Quale approccio funziona in tempo O(n log k)?
AUn array ordinato di tutti gli n valori
BUn min-heap che contiene tutti gli n valori, da cui alla fine si estraggono i k più piccoli
CUn max-heap di dimensione k, di cui si sostituisce la radice quando arriva un valore più piccolo
DUna coda FIFO degli ultimi k valori
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| = 11
1Circuito euleriano
2Cammino euleriano, nessun circuito
3nessuna delle due
14.Teoria dei grafiDifficile
L’algoritmo di Dijkstra parte da A. Clicca il vertice che viene fissato (reso permanente) al passo 5; A stesso è il passo 1.
partenza: Apasso 5
1A
2B
3C
4D
5E
6F
15.Basi di dati e SQLMedia
Perché si creano indici sulle colonne?
APer rendere più veloci inserimenti e aggiornamenti su quelle colonne
BPer impedire i valori NULL
CPer velocizzare ricerche e join su quelle colonne
DPer risparmiare spazio su disco
16.Basi di dati e SQLDifficile
Due medici di turno verificano ciascuno che l'altro sia ancora di turno, poi smontano entrambi nello stesso momento. Quale anomalia può ancora permettere qui lo snapshot isolation?
AWrite skew
BLettura non ripetibile all'interno di una transazione
CLettura sporca
DScrittura sporca
17.Reti di calcolatoriMedia
A che cosa serve il controllo a ridondanza ciclica (CRC) nei frame Ethernet?
AA scegliere la rotta migliore
BA rilevare errori di trasmissione
CA cifrare il frame
DA correggere automaticamente ogni errore sui bit
18.Reti di calcolatoriDifficile
Il problema del count-to-infinity si verifica in quale tipo di protocollo di routing, e che cosa aiuta a contrastarlo?
ARouting statico; aggiunta di rotte predefinite
BPath-vector; AS path più lunghi
CLink-state; flooding degli aggiornamenti dei collegamenti
DDistance-vector; split horizon e poison reverse
19.Sottoreti IPv4Media
Una sottorete usa la maschera 255.255.255.240. Quanti indirizzi host utilizzabili H ha?
255.255.255.240
H =
20.Sottoreti IPv4Difficile
Un host ha l'indirizzo 10.20.58.152/26. Qual è l'ultimo numero (quarto ottetto) x dell'indirizzo di broadcast della sua sottorete?
10.20.58.152/26
x =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: U = 152
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
104 = 0110 1000
invertito: 1001 0111
+1 → 1001 1000
Leggilo senza segno
1001 1000₂ = 256 − 104 = 152
Risposta
U = 152
2.Sistemi di numerazione
Risposta: N = 65535
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
216 − 1 = 65535
Risposta
N = 65535
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: ¬r ∨ ¬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).
La legge
De Morgan: ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b. L’∧ diventa ∨ e le due parti vengono negate.
¬(r ∧ q) ≡ ¬r ∨ ¬q
Verifica con la tabella di verità
q = 1, r = 1: 0 | 1 0 0 0
q = 1, r = 0: 1 | 1 1 1 0
q = 0, r = 1: 1 | 0 0 1 0
q = 0, r = 0: 1 | 1 0 1 1
Risposta
¬r ∨ ¬q
Le colonne dopo la barra sono le opzioni nell’ordine mostrato.
4.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: ∃x (¬P(x) ∧ ¬Q(x))
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.
Sposta la negazione verso l’interno
¬∀x (P(x) ∨ Q(x)) ≡ ∃x (¬P(x) ∧ ¬Q(x))
Risposta
∃x (¬P(x) ∧ ¬Q(x))
Le altre opzioni lasciano invariato un quantificatore, cambiano l’ordine dei quantificatori oppure negano in modo errato la formula interna.
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′ + C + D′)
(A + B′ + D′)
(A′ + B + D)
Forma POS minima
F = (A′ + C + D′)(A + B′ + D′)(A′ + B + D)
N = 3
Risposta
N = 3
6.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.
Implicanti primi
I gruppi più grandi che si possono formare con 1 e X.
C′D, BC′, AD, A′C′, A′BD′
Implicanti primi essenziali
AD, A′C′, A′BD′
N = 3
Risposta
N = 3
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: x = 60
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).
Prima congruenza
x = 6 + 9k
Seconda congruenza
6 + 9k ≡ 8 (mod 13) → 9k ≡ 2 (mod 13)
k ≡ 3·2 ≡ 6 (mod 13)
Risultato
x = 6 + 9·6 = 60
x = 60
verifica: 60 mod 9 = 6, 60 mod 13 = 8
Risposta
x = 60
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: N = 3
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).
Dividi per il MCD
gcd(24, 27) = 3
8x ≡ 1 (mod 9)
Risolvi la congruenza ridotta
8−1 ≡ 8 (mod 9) → x ≡ 8 (mod 9)
Soluzioni modulo 27
x ∈ {8, 17, 26}
N = 3
Risposta
N = 3
9.Algoritmi e complessità
Risposta: B · Un array già ordinato
Perché è questa la risposta
Su un input ordinato il pivot è sempre il minimo, quindi una parte è vuota e l'altra ha n − 1 elementi, da cui O(n²).
Risposta
B · Un array già ordinato
10.Algoritmi e complessità
Risposta: D · Appartiene a NP e ogni problema NP si riduce a esso in tempo polinomiale
Perché è questa la risposta
I problemi NP-completi sono i più difficili in NP; un algoritmo polinomiale per uno di essi ne darebbe uno per tutto NP.
Risposta
D · Appartiene a NP e ogni problema NP si riduce a esso in tempo polinomiale
11.Strutture dati
Risposta: A · Un albero binario di ricerca bilanciato
Perché è questa la risposta
Un BST bilanciato offre ricerche in O(log n) e mantiene le chiavi ordinate, quindi la visita in ordine e le interrogazioni su intervalli sono semplici; una tabella hash sparpaglia le chiavi.
Risposta
A · Un albero binario di ricerca bilanciato
12.Strutture dati
Risposta: C · Un max-heap di dimensione k, di cui si sostituisce la radice quando arriva un valore più piccolo
Perché è questa la risposta
La radice del max-heap è il più grande valore conservato; ogni nuovo valore più piccolo la sostituisce in O(log k), quindi l'heap contiene sempre i k valori più piccoli visti finora.
Risposta
C · Un max-heap di dimensione k, di cui si sostituisce la radice quando arriva un valore più piccolo
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: C
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
1. A (0): B: 2, C: 11
2. B (2): C: 9, D: 14, E: 6
3. E (6): D: 8
4. D (8): F: 21
5. C (9)
6. F (21)
passo 5
C
Risposta
C
15.Basi di dati e SQL
Risposta: C · Per velocizzare ricerche e join su quelle colonne
Perché è questa la risposta
Gli indici (spesso B-tree) velocizzano le ricerche, ma occupano spazio e rallentano inserimenti e aggiornamenti che devono mantenerli.
Risposta
C · Per velocizzare ricerche e join su quelle colonne
16.Basi di dati e SQL
Risposta: A · Write skew
Perché è questa la risposta
Con lo snapshot isolation entrambe le transazioni vedono il vecchio stato e modificano righe diverse, quindi non viene rilevato alcun conflitto di scrittura; l'isolamento serializzabile lo impedisce.
Risposta
A · Write skew
17.Reti di calcolatori
Risposta: B · 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
B · A rilevare errori di trasmissione
18.Reti di calcolatori
Risposta: D · Distance-vector; split horizon e poison reverse
Perché è questa la risposta
Dopo un guasto, i router distance-vector possono continuare ad annunciarsi a vicenda rotte obsolete, aumentando lentamente la metrica. Split horizon, poison reverse e una metrica massima limitano il problema.
Risposta
D · Distance-vector; split horizon e poison reverse
19.Sottoreti IPv4
Risposta: H = 14
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
255.255.255.240 = /28
Host utilizzabili
24 − 2 = 14
Risposta
H = 14
20.Sottoreti IPv4
Risposta: x = 191
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).