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 −109 in complemento a due a 8 bit. Letto come numero senza segno, qual è il valore U dello schema?
N = −1098 bit
U =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Imposta i bit sul risultato a 8 bit di 1100 1110 >> 1. Qual è il valore R del risultato in decimale?
1100 1110>> 1
R =
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
(q → p) ↔ (¬p → ¬q) è una tautologia, una contraddizione o una contingenza? Clicca la tua risposta.
(q → p) ↔ (¬p → ¬q)
1tautologia
2contraddizione
3contingenza
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 somma di prodotti (SOP) di F(A, B, C) = Σm(1, 2, 3, 4, 5, 6). Quanti termini prodotto N ha?
F(A, B, C) = Σm(1, 2, 3, 4, 5, 6)
N =
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopDifficile
Trova la forma SOP minima di F(A, B, C, D) = Σm(3, 6, 8, 11, 12) + d(0, 4, 13), dove d indica le condizioni di indifferenza. Quanti letterali L contiene?
F(A, B, C, D) = Σm(3, 6, 8, 11, 12) + d(0, 4, 13)
L =
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulareMedia
Risolvi 11x ≡ 13 (mod 19). Dai la soluzione x con 0 < x < 19.
11x ≡ 13 (mod 19)
x =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
31 è primo. Usa il piccolo teorema di Fermat per trovare 344502 mod 31.
p = 31k = 44502
344502 mod 31 =
9.Algoritmi e complessitàMedia
Quanto spazio di stack usa una semplice funzione fattoriale ricorsiva fact(n) = n × fact(n − 1)?
AO(log n)
BO(1)
CO(n²)
DO(n)
10.Algoritmi e complessitàDifficile
Quale affermazione sulla selezione del k-esimo elemento più piccolo di un array non ordinato è corretta?
AIl quickselect richiede O(n) atteso, e la mediana delle mediane garantisce O(n) nel caso peggiore
BLa selezione richiede sempre Ω(n log n) perché richiede un ordinamento
CLa selezione è possibile solo in O(n²)
DIl quickselect richiede O(log n) nel caso peggiore, perché ricorre su un solo lato del pivot
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 con priorità di minimo
CUna coda FIFO
DUna pila
12.Strutture datiDifficile
Nell'ipotesi di hashing uniforme semplice, qual è il tempo atteso di una ricerca in una tabella hash con concatenamento, n chiavi e m bucket?
AO(m)
BO(log n)
CO(n)
DO(1 + α), dove α = n / m
13.Teoria dei grafiMedia
Un grafo connesso ha 8 vertici e 8 lati. Quanti lati k vanno tolti per ottenere un albero di copertura?
|V| = 8|E| = 8
k =
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 CE
6lato DE
7lato BE
15.Basi di dati e SQLMedia
Che cosa significa la dipendenza funzionale A → B?
AA è una chiave esterna che fa riferimento a B
BA ogni valore di B è associato esattamente un valore di A
CA e B sono entrambe chiavi primarie
DA ogni valore di A è associato esattamente un valore di B
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
CScrittura sporca
DLettura sporca
17.Reti di calcolatoriMedia
Qual è lo scopo principale di una VLAN?
ASuddividere una rete commutata fisica in domini di broadcast separati
BCifrare tutto il traffico tra gli switch, così che gli altri reparti non possano leggerlo
CDare a ogni dispositivo un indirizzo IP pubblico
DAumentare la velocità di ogni porta dello switch
18.Reti di calcolatoriDifficile
Quale di questi indirizzi è un indirizzo IPv4 pubblico (non privato secondo RFC 1918)?
A192.168.255.1
B172.31.0.1
C172.32.0.1
D10.255.0.1
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 10.20.221.92/29. Qual è il quarto ottetto x del suo indirizzo di rete?
10.20.221.92/29
x =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: U = 147
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
109 = 0110 1101
invertito: 1001 0010
+1 → 1001 0011
Leggilo senza segno
1001 0011₂ = 256 − 109 = 147
Risposta
U = 147
2.Sistemi di numerazione
Risposta: R = 103
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 destra di 1 sposta ogni bit di 1 posizioni verso destra; i bit che escono dall’estremità destra sono persi ed entrano zeri a sinistra.
1100 1110 >> 1
= 0110 0111
Valore del risultato
0110 0111₂ = 103
Risposta
R = 103
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: tautologia
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).
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 1
Ogni gruppo è un rettangolo di 2ᵏ celle; le celle di bordo sono vicine alle celle del bordo opposto.
B′C
AC′
A′B
Forma SOP minima
F = B′C + AC′ + A′B
N = 3
Risposta
N = 3
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: L = 8
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′, B′CD, A′BD′, ABC′
Copertura minima
F = C′D′ + B′CD + A′BD′
L = 8
Risposta
L = 8
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: x = 15
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 11
r = 19, t = 0
r = 11, q = 1, t = 1
r = 8, q = 1, t = −1
r = 3, q = 2, t = 2
r = 2, q = 1, t = −5
r = 1, q = 2, t = 7
11−1 ≡ 7 (mod 19)
Risolvi
x ≡ 7·13 = 91 ≡ 15 (mod 19)
verifica: 11·15 = 165 ≡ 13 (mod 19)
Risposta
x = 15
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: 344502 mod 31 = 8
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
44502 mod 30 = 12
344502 ≡ 312 (mod 31)
Potenza piccola
312 mod 31 = 8
Risposta
344502 mod 31 = 8
9.Algoritmi e complessità
Risposta: D · O(n)
Perché è questa la risposta
La ricorsione arriva a n chiamate di profondità prima di qualsiasi ritorno, e ogni chiamata richiede un record di attivazione (stack frame), quindi usa O(n) spazio.
Risposta
D · O(n)
10.Algoritmi e complessità
Risposta: A · Il quickselect richiede O(n) atteso, e la mediana delle mediane garantisce O(n) nel caso peggiore
Perché è questa la risposta
Il lavoro atteso del quickselect è n + n/2 + n/4 + ... = O(n) con pivot casuali; scegliere il pivot come mediana delle mediane rende lineare il caso peggiore.
Risposta
A · Il quickselect richiede O(n) atteso, e la mediana delle mediane garantisce O(n) nel caso peggiore
11.Strutture dati
Risposta: B · 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
B · Una coda con priorità di minimo
12.Strutture dati
Risposta: D · O(1 + α), dove α = n / m
Perché è questa la risposta
Calcolare l'hash costa O(1) e la lunghezza attesa della catena è α, quindi mantenere α limitato tramite il ridimensionamento dà un tempo atteso O(1).
Risposta
D · O(1 + α), dove α = n / m
13.Teoria dei grafi
Risposta: k = 1
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.
Lati di un albero di copertura
8 − 1 = 7
Lati da togliere
k = 8 − 7 = 1
Risposta
k = 1
14.Teoria dei grafi
Risposta: lato BD
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. CE (3)
2. AC (5)
3. BE (7)
4. BD (8)
lato numero 4
BD
Risposta
lato BD
15.Basi di dati e SQL
Risposta: D · A ogni valore di A è associato esattamente un valore di B
Perché è questa la risposta
A → B significa che due righe con lo stesso valore di A devono avere lo stesso valore di B; A determina B.
Risposta
D · A ogni valore di A è associato esattamente un valore di B
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: A · Suddividere una rete commutata fisica in domini di broadcast separati
Perché è questa la risposta
Le VLAN raggruppano logicamente le porte, così i broadcast restano all'interno di ciascuna VLAN. Ciò migliora la sicurezza e limita il traffico di broadcast.
Risposta
A · Suddividere una rete commutata fisica in domini di broadcast separati
18.Reti di calcolatori
Risposta: C · 172.32.0.1
Perché è questa la risposta
172.16.0.0/12 va da 172.16.0.0 a 172.31.255.255, quindi 172.32.0.1 è al di fuori. Gli altri tre sono in intervalli privati.
Risposta
C · 172.32.0.1
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 = 88
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).