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 −41 in complemento a due a 8 bit. Letto come numero senza segno, qual è il valore U dello schema?
N = −418 bit
U =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Un sistema deve assegnare a ciascuno di 4397 elementi un proprio codice binario della stessa lunghezza. Qual è il numero minimo di bit b necessario?
4397
b = bit
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
Quale formula è logicamente equivalente a ¬(c → b)? Clicca su di essa.
¬(c → b)
1¬c ∨ ¬b
2¬c → ¬b
3c ∧ ¬b
4c → ¬b
4.Logica proposizionale e dimostrazioniDifficile
Sono date le premesse r → q; q → p; ¬p. Quale conclusione ne segue? Clicca su di essa.
r → qq → p¬p
1p
2¬r ∧ p
3¬r
4r
5.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopMedia
Usa la mappa di Karnaugh per trovare la forma minima a somma di prodotti (SOP) di F(A, B, C, D) = Σm(1, 2, 4, 5, 6, 8, 9, 12). Quanti letterali L contiene in totale (una variabile con apice conta come un letterale)?
F(A, B, C, D) = Σm(1, 2, 4, 5, 6, 8, 9, 12)
L =
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopDifficile
Un contatore binario regressivo a 3 bit parte da 0 (decimale, Q = 000). Quale valore Q (in decimale) mostra dopo 19 impulsi di clock?
Q0 = 019n = 3
Q =
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulareMedia
Trova l’inverso di 30 modulo 83: il numero x con 0 < x < 83 e 30·x ≡ 1 (mod 83).
a = 30n = 83
30−1 mod 83 =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
Usa il quadrato ripetuto per trovare 1390 mod 75.
a = 13k = 90n = 75
1390 mod 75 =
9.Algoritmi e complessitàMedia
Qual è la complessità temporale della moltiplicazione di due matrici n × n con il triplo ciclo standard?
AO(n)
BO(n³)
CO(n² log n)
DO(n²)
10.Algoritmi e complessitàDifficile
Quale definizione della classe P è corretta?
AProblemi che richiedono tempo esponenziale su ogni computer
BProblemi decisionali risolvibili da un algoritmo deterministico in tempo polinomiale
CProblemi le cui soluzioni si possono verificare ma mai trovare in tempo polinomiale
DProblemi che si possono risolvere in parallelo
11.Strutture datiMedia
Quale tipo di dato astratto usa l'algoritmo di Dijkstra per scegliere il prossimo vertice da elaborare?
AUn insieme senza ordinamento
BUna coda FIFO
CUna coda con priorità di minimo
DUna pila
12.Strutture datiDifficile
Un albero di Fenwick (binary indexed tree) su un array di n numeri supporta quali operazioni in O(log n)?
ARicerca della mediana in O(1)
BOrdinamento dell'array e ricerca binaria
CInserimento di elementi in qualsiasi posizione
DInterrogazioni di somme prefisse e aggiornamenti di singoli elementi
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| = 5|E| = 7
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
Che cosa restituisce SELECT SUM(amount) FROM orders quando la clausola WHERE non corrisponde ad alcuna riga?
AUna stringa vuota
BUn errore
CNULL
D0
16.Basi di dati e SQLDifficile
Che cosa richiede la regola del write-ahead logging (WAL)?
AOgni query deve essere registrata prima di essere analizzata
BLe pagine di dati devono essere scritte prima del log
CIl record di log di una modifica deve raggiungere la memoria stabile prima della pagina di dati modificata
DIl log viene scritto solo dopo un crash
17.Reti di calcolatoriMedia
Quale intervallo di numeri di porta TCP/UDP è riservato alle porte «well-known»?
A49152–65535
B1024–49151
C0–65535
D0–1023
18.Reti di calcolatoriDifficile
Nei protocolli a finestra scorrevole, in che cosa Go-Back-N differisce da Selective Repeat dopo la perdita di un frame?
AGo-Back-N ritrasmette solo il frame perso; Selective Repeat ritrasmette quel frame e tutti i successivi
DGo-Back-N ritrasmette il frame perso e tutti i successivi; Selective Repeat solo il frame perso
19.Sottoreti IPv4Media
Un reparto ha bisogno di 1245 indirizzi host in un'unica sottorete. Qual è la lunghezza di prefisso più lunga p (la sottorete più piccola) sufficiente?
1245 hosts
p =
20.Sottoreti IPv4Difficile
Un host ha l'indirizzo 10.20.111.192/28. Qual è il quarto ottetto x del suo indirizzo di rete?
10.20.111.192/28
x =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: U = 215
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
41 = 0010 1001
invertito: 1101 0110
+1 → 1101 0111
Leggilo senza segno
1101 0111₂ = 256 − 41 = 215
Risposta
U = 215
2.Sistemi di numerazione
Risposta: b = 13 bit
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.
Potenze di due
212 = 4096 < 4397
213 = 8192 ≥ 4397
Risposta
b = 13
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: c ∧ ¬b
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.
¬(c → b) ≡ c ∧ ¬b
Verifica con la tabella di verità
b = 1, c = 1: 0 | 0 1 0 0
b = 1, c = 0: 0 | 1 0 0 1
b = 0, c = 1: 1 | 1 1 1 1
b = 0, c = 0: 0 | 1 1 0 1
Risposta
c ∧ ¬b
Le colonne dopo la barra sono le opzioni nell’ordine mostrato.
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, q = 0, r = 0: p = 0, ¬r ∧ p = 0, ¬r = 1, r = 0
Conclusione
¬r (modus tollens due volte)
Risposta
¬r
5.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: L = 12
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 1
Ogni gruppo è un rettangolo di 2ᵏ celle; le celle di bordo sono vicine alle celle del bordo opposto.
B′C′D
A′CD′
AC′D′
A′BC′
Forma SOP minima
F = B′C′D + A′CD′ + AC′D′ + A′BC′
L = 12
Risposta
L = 12
Esiste un altro raggruppamento della stessa dimensione; ha lo stesso numero di termini e di letterali.
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: Q = 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.
Cicli completi
Ogni 8 impulsi riportano il contatore allo stesso stato.
19 = 2·8 + 3
Valore dopo gli impulsi rimanenti
Q = (0 − 3) mod 8 = 5
Q = 101₂
Risposta
Q = 5
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: 30−1 mod 83 = 36
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·30 (mod 83).
r = 83, t = 0
r = 30, q = 2, t = 1
r = 23, q = 1, t = −2
r = 7, q = 3, t = 3
r = 2, q = 3, t = −11
r = 1, q = 2, t = 36
Inversa
1 ≡ 36·30 (mod 83)
x = 36
verifica: 30·36 = 1080 = 13·83 + 1
Risposta
30−1 mod 83 = 36
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: 1390 mod 75 = 49
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
90 = 10110102 = 64 + 16 + 8 + 2
Quadrato ripetuto
131 ≡ 13 (mod 75)
132 ≡ 19 (mod 75)
134 ≡ 61 (mod 75)
138 ≡ 46 (mod 75)
1316 ≡ 16 (mod 75)
1332 ≡ 31 (mod 75)
1364 ≡ 61 (mod 75)
Moltiplica le potenze necessarie
1390 ≡ 19·46·16·61 ≡ 49 (mod 75)
Risposta
1390 mod 75 = 49
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: B · Problemi decisionali risolvibili da un algoritmo deterministico in tempo polinomiale
Perché è questa la risposta
P contiene i problemi decisionali con un algoritmo deterministico in tempo polinomiale, come verificare se un grafo è connesso.
Risposta
B · Problemi decisionali risolvibili da un algoritmo deterministico in tempo polinomiale
11.Strutture dati
Risposta: C · Una coda con priorità di minimo
Perché è questa la risposta
Una coda con priorità di minimo, di solito un heap binario, restituisce in modo efficiente il vertice non visitato con la distanza minima.
Risposta
C · Una coda con priorità di minimo
12.Strutture dati
Risposta: D · Interrogazioni di somme prefisse e aggiornamenti di singoli elementi
Perché è questa la risposta
Un albero di Fenwick memorizza somme parziali su intervalli determinati dai bit meno significativi di ogni indice, quindi sia le somme prefisse sia gli aggiornamenti puntuali richiedono O(log n).
Risposta
D · Interrogazioni di somme prefisse e aggiornamenti di singoli elementi
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) = 21
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: 15, C: 9
C (9): E: 20
B (15): D: 20
D (20): F: 25
E (20): F: 21
F (21)
Cammino minimo
A → C → E → F
d(F) = 21
Risposta
d(F) = 21
15.Basi di dati e SQL
Risposta: C · NULL
Perché è questa la risposta
SUM, AVG, MIN e MAX restituiscono NULL su un insieme vuoto, mentre COUNT restituisce 0; COALESCE(SUM(amount), 0) restituisce invece 0.
Risposta
C · NULL
16.Basi di dati e SQL
Risposta: C · 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
C · Il record di log di una modifica deve raggiungere la memoria stabile prima della pagina di dati modificata
17.Reti di calcolatori
Risposta: D · 0–1023
Perché è questa la risposta
Le porte 0–1023 sono porte well-known per i servizi standard. 1024–49151 sono porte registrate e 49152–65535 porte dinamiche o private.
Risposta
D · 0–1023
18.Reti di calcolatori
Risposta: D · Go-Back-N ritrasmette il frame perso e tutti i successivi; Selective Repeat solo il frame perso
Perché è questa la risposta
Un ricevitore Go-Back-N scarta i frame fuori ordine, quindi il mittente deve ripetere tutto ciò che segue la perdita. Selective Repeat li memorizza nel buffer e richiede solo quello mancante.
Risposta
D · Go-Back-N ritrasmette il frame perso e tutti i successivi; Selective Repeat solo il frame perso
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 < 1245
211 − 2 = 2046 ≥ 1245 → h = 11
Lunghezza del prefisso
p = 32 − 11 = 21
Risposta
p = /21
20.Sottoreti IPv4
Risposta: x = 192
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).