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 −60 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 = −608 bit
U =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Imposta i bit sul risultato a 8 bit di 0011 1100 AND 0100 1011. Qual è il valore R del risultato in decimale?
0011 1100AND0100 1011
R =
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
((r ∨ q) ∧ r) → ¬q è una tautologia, una contraddizione o una contingenza? Clicca la tua risposta.
((r ∨ q) ∧ r) → ¬q
1tautologia
2contraddizione
3contingenza
4.Logica proposizionale e dimostrazioniDifficile
Quale enunciato è equivalente a ¬∃x (A(x) → B(x)), con la negazione spostata fino in fondo all’interno? Clicca su di esso.
¬∃x (A(x) → B(x))
1∀x (¬A(x) → ¬B(x))
2∀x (A(x) ∧ ¬B(x))
3∀x (A(x) → ¬B(x))
4∃x (A(x) ∧ ¬B(x))
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, 3, 4, 8, 12, 14, 15). Quanti letterali L contiene in totale (una variabile con apice conta come un letterale)?
F(A, B, C, D) = Σm(1, 3, 4, 8, 12, 14, 15)
L =
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopDifficile
Un flip-flop T 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 = 0T
N =
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulareMedia
Risolvi 3x ≡ 17 (mod 98). Dai la soluzione x con 0 < x < 98.
3x ≡ 17 (mod 98)
x =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
Una chiave RSA usa i primi p = 19 e q = 41 e l’esponente pubblico e = 7. Trova l’esponente privato d (0 < d < φ(n)).
p = 19q = 41e = 7
d =
9.Algoritmi e complessitàMedia
La ricorrenza T(n) = 2T(n/2) + O(n) ha come soluzione:
AO(n)
BO(log n)
CO(n log n)
DO(n²)
10.Algoritmi e complessitàDifficile
Per dimostrare che un nuovo problema X è NP-difficile, che cosa devi fare?
ARidurre in tempo polinomiale un problema NP-difficile noto a X
BDimostrare che X si può verificare in tempo polinomiale
CDimostrare che X non ha un algoritmo polinomiale per input piccoli
DRidurre in tempo polinomiale X a un problema NP-difficile noto
11.Strutture datiMedia
Una tabella hash di dimensione 7 usa h(k) = k mod 7 e la scansione lineare. Dopo aver inserito 10, dove viene memorizzato 17?
AAll'indice 3
BAll'indice 6
CAll'indice 0
DAll'indice 4
12.Strutture datiDifficile
Nell'algoritmo di Kruskal per l'albero ricoprente minimo, a che cosa serve la struttura union-find?
AA memorizzare la distanza corrente di ogni vertice dalla sorgente durante la visita
BA ordinare gli archi per peso
CA scegliere il vertice di partenza
DA verificare se i due estremi di un arco sono già collegati
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| = 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
Quale query restituisce lo stipendio più alto di ogni reparto?
ASELECT dept, MAX(salary) FROM emp ORDER BY dept
BSELECT MAX(dept), salary FROM emp GROUP BY salary
CSELECT dept, MAX(salary) FROM emp GROUP BY dept
DSELECT dept, salary FROM emp WHERE salary = MAX(salary)
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 BCNF e quindi anche in 3NF
BNon è in 1NF
CÈ in 2NF ma non in 3NF
DNon è in 2NF
17.Reti di calcolatoriMedia
Qual è la differenza principale tra i metodi HTTP GET e POST?
AGET elimina una risorsa, POST la legge dal database del server
BGET recupera una risorsa, POST invia dati nel corpo della richiesta
CGET è cifrato, POST no
DGET usa UDP, POST usa TCP
18.Reti di calcolatoriDifficile
Un attacco di DNS cache poisoning ha lo scopo di:
AFar memorizzare a un resolver un indirizzo IP falso per un dominio
BSovraccaricare un server di traffico fino a fargli smettere di rispondere alle interrogazioni
CEliminare i server DNS
DRubare le password del Wi-Fi
19.Sottoreti IPv4Media
Una sottorete usa la maschera 255.255.255.128. Quanti indirizzi host utilizzabili H ha?
255.255.255.128
H =
20.Sottoreti IPv4Difficile
Un router ha route verso queste reti: 10.248.112.0/24, 10.248.113.0/24, 10.248.114.0/24, 10.248.115.0/24. Qual è la lunghezza di prefisso massima p di un’unica route di riepilogo che le copra tutte?
10.248.112.0/24 … 10.248.115.0/24
p =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: U = 196
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
60 = 0011 1100
invertito: 1100 0011
+1 → 1100 0100
Leggilo senza segno
1100 0100₂ = 256 − 60 = 196
Risposta
U = 196
2.Sistemi di numerazione
Risposta: R = 8
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
AND dà 1 solo dove entrambi i bit sono 1.
0011 1100
AND 0100 1011
= 0000 1000
Valore del risultato
0000 1000₂ = 8
Risposta
R = 8
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: contingenza
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).
Tabella di verità riga per riga
q = 1, r = 1: r ∨ q = 1, (r ∨ q) ∧ r = 1, ¬q = 0, ((r ∨ q) ∧ r) → ¬q = 0
q = 1, r = 0: r ∨ q = 1, (r ∨ q) ∧ r = 0, ¬q = 0, ((r ∨ q) ∧ r) → ¬q = 1
q = 0, r = 1: r ∨ q = 1, (r ∨ q) ∧ r = 1, ¬q = 1, ((r ∨ q) ∧ r) → ¬q = 1
q = 0, r = 0: r ∨ q = 0, (r ∨ q) ∧ r = 0, ¬q = 1, ((r ∨ q) ∧ r) → ¬q = 1
Classifica
((r ∨ q) ∧ r) → ¬q: 0, 1, 1, 1
1 su 3 delle 4 righe, 0 nelle altre: una contingenza.
Risposta
contingenza
4.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: ∀x (A(x) ∧ ¬B(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 (A(x) → B(x)) ≡ ∀x (A(x) ∧ ¬B(x))
Risposta
∀x (A(x) ∧ ¬B(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: 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.
BC′D′
AC′D′
A′B′D
ABC
Forma SOP minima
F = BC′D′ + AC′D′ + A′B′D + ABC
L = 12
Risposta
L = 12
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: N = 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.
Q dopo ogni fronte
Un flip-flop T commuta a ogni fronte di salita con T = 1 e mantiene con T = 0.
1: T = 0 → Q = 0
2: T = 0 → Q = 0
3: T = 0 → Q = 0
4: T = 1 → Q = 1
5: T = 1 → Q = 0
6: T = 0 → Q = 0
7: T = 1 → Q = 1
Conta le variazioni
0 → 0 → 0 → 0 → 1 → 0 → 0 → 1
N = 3
Risposta
N = 3
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: x = 71
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 = 98, t = 0
r = 3, q = 32, t = 1
r = 2, q = 1, t = −32
r = 1, q = 2, t = 33
3−1 ≡ 33 (mod 98)
Risolvi
x ≡ 33·17 = 561 ≡ 71 (mod 98)
verifica: 3·71 = 213 ≡ 17 (mod 98)
Risposta
x = 71
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: d = 103
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.
Modulo e funzione φ
n = 19·41 = 779
φ(n) = 18·40 = 720
Algoritmo di Euclide esteso
r = 720, t = 0
r = 7, q = 102, t = 1
r = 6, q = 1, t = −102
r = 1, q = 6, t = 103
Esponente privato
d = 103
verifica: 7·103 = 721 = 1·720 + 1
Risposta
d = 103
9.Algoritmi e complessità
Risposta: C · O(n log n)
Perché è questa la risposta
Per il teorema dell'esperto (master theorem) (a = 2, b = 2, f(n) = n), T(n) = Θ(n log n).
Risposta
C · O(n log n)
10.Algoritmi e complessità
Risposta: A · Ridurre in tempo polinomiale un problema NP-difficile noto a X
Perché è questa la risposta
Se un problema difficile noto può essere trasformato efficientemente in X, un algoritmo veloce per X risolverebbe anche il problema noto.
Risposta
A · Ridurre in tempo polinomiale un problema NP-difficile noto a X
11.Strutture dati
Risposta: D · All'indice 4
Perché è questa la risposta
10 mod 7 = 3 e 17 mod 7 = 3; l'indice 3 è occupato, quindi la scansione lineare prova la posizione successiva, l'indice 4.
Risposta
D · All'indice 4
12.Strutture dati
Risposta: D · A verificare se i due estremi di un arco sono già collegati
Perché è questa la risposta
Find indica se entrambi gli estremi sono nella stessa componente; in caso contrario l'arco viene aggiunto e union fonde le componenti.
Risposta
D · A verificare se i due estremi di un arco sono già collegati
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.
Dijkstra passo per passo
Ogni riga: il vertice fissato, la sua distanza definitiva e i vertici adiacenti la cui distanza migliora.
A (0): B: 11, C: 6
C (6): E: 12
B (11): D: 18
E (12): D: 17, F: 27
D (17): F: 26
F (26)
Cammino minimo
A → C → E → D → F
d(F) = 26
Risposta
d(F) = 26
15.Basi di dati e SQL
Risposta: C · SELECT dept, MAX(salary) FROM emp GROUP BY dept
Perché è questa la risposta
GROUP BY dept crea un gruppo per reparto e MAX(salary) sceglie il valore più alto di ciascuno.
Risposta
C · SELECT dept, MAX(salary) FROM emp GROUP BY dept
16.Basi di dati e SQL
Risposta: C · 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
C · È in 2NF ma non in 3NF
17.Reti di calcolatori
Risposta: B · GET recupera una risorsa, POST invia dati nel corpo della richiesta
Perché è questa la risposta
GET chiede una risorsa e non dovrebbe modificare lo stato del server. POST invia dati, come un modulo, nel corpo affinché il server li elabori.
Risposta
B · GET recupera una risorsa, POST invia dati nel corpo della richiesta
18.Reti di calcolatori
Risposta: A · Far memorizzare a un resolver un indirizzo IP falso per un dominio
Perché è questa la risposta
Il poisoning inserisce record contraffatti nella cache di un resolver. DNSSEC aggiunge firme affinché i resolver possano verificare i record.
Risposta
A · Far memorizzare a un resolver un indirizzo IP falso per un dominio
19.Sottoreti IPv4
Risposta: H = 126
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
255.255.255.128 = /25
Host utilizzabili
27 − 2 = 126
Risposta
H = 126
20.Sottoreti IPv4
Risposta: p = 22
Riepilogo delle route (summarization): una route di riepilogo a.b.c.0/p copre tutte le reti i cui primi p bit coincidono. Scrivi in binario l’ottetto che differisce tra la prima e l’ultima rete; il numero di bit iniziali comuni, più i bit degli ottetti precedenti, è il prefisso di riepilogo più lungo.