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 −105 in complemento a due a 8 bit. Letto come numero senza segno, qual è il valore U dello schema?
N = −1058 bit
U =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Un sistema deve assegnare a ciascuno di 342 elementi un proprio codice binario della stessa lunghezza. Qual è il numero minimo di bit b necessario?
342
b = bit
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
Vuoi dimostrare ¬r → p per assurdo. Quale enunciato assumi all’inizio? Clicca su di esso.
¬r → p
1¬¬r → ¬p
2¬¬r ∧ p
3¬r ∧ ¬p
4¬¬r ∧ ¬p
4.Logica proposizionale e dimostrazioniDifficile
Quale enunciato è equivalente a ¬∀x (A(x) → ∃y R(x, y)), con la negazione spostata fino in fondo all’interno? Clicca su di esso.
¬∀x (A(x) → ∃y R(x, y))
1∀x (A(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
2∃x (A(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
3∃x (¬A(x) ∧ ∃y R(x, y))
4∃x (A(x) → ∀y ¬R(x, y))
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, 2, 4, 5). Quanti termini somma (fattori) N ha?
F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 4, 5)
N =
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopDifficile
Un flip-flop JK sensibile al fronte di salita parte con Q = 0 e riceve gli ingressi mostrati. Clicca il primo fronte di clock in cui Q passa da 1 a 0.
Q₀ = 0JK
1fronte di clock 1
2fronte di clock 2
3fronte di clock 3
4fronte di clock 4
5fronte di clock 5
6fronte di clock 6
7fronte di clock 7
8fronte di clock 8
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulareMedia
Trova l’inverso di 26 modulo 47: il numero x con 0 < x < 47 e 26·x ≡ 1 (mod 47).
a = 26n = 47
26−1 mod 47 =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
Una chiave RSA usa p = 31, q = 47 ed e = 7. Decifra il testo cifrato c = 1161: trova il messaggio m.
p = 31q = 47e = 7c = 1161
m =
9.Algoritmi e complessitàMedia
Perché nell'O grande la base del logaritmo di solito si omette, come in O(log n)?
ALa base conta solo per n piccolo
BI logaritmi sono sempre arrotondati a interi
CLogaritmi con basi diverse differiscono solo per un fattore costante
DTutti i logaritmi in informatica hanno base 10, quindi è sottintesa
10.Algoritmi e complessitàDifficile
L'algoritmo di Strassen moltiplica matrici usando 7 invece di 8 moltiplicazioni ricorsive di blocchi di metà dimensione. Qual è il suo tempo di esecuzione?
AΘ(n2)
BΘ(n² log n)
CΘ(nlog₂ 7), circa n2,81
DΘ(n³)
11.Strutture datiMedia
Come funziona extract-min in un min-heap binario?
ASi rimuove l'ultimo elemento dell'array
BSi rimuove la radice e si spostano tutti gli elementi di una posizione a sinistra
CSi cercano in tutte le foglie il nuovo minimo
DSi sposta l'ultimo elemento nella radice e lo si fa scendere
12.Strutture datiDifficile
La struttura union-find (insiemi disgiunti) con unione per rango e compressione dei cammini ha un costo ammortizzato per operazione di:
AO(α(n)), l'inversa della funzione di Ackermann, praticamente costante
BO(n²)
CEsattamente O(log n)
DO(n)
13.Teoria dei grafiMedia
Un grafo connesso ha 6 vertici e 13 lati. Quanti lati k vanno tolti per ottenere un albero di copertura?
|V| = 6|E| = 13
k =
14.Teoria dei grafiDifficile
L’algoritmo di Prim costruisce un albero di copertura minimo a partire dal vertice F. Clicca il lato che aggiunge come lato numero 4.
partenza: Fk = 4
1lato AB
2lato AC
3lato BC
4lato BD
5lato CE
6lato DE
7lato DF
8lato BE
15.Basi di dati e SQLMedia
Che cos'è la SQL injection?
AUn attacco in cui l'input dell'utente modifica la struttura di una query SQL
BUna tecnica per inserire rapidamente molte righe con una sola istruzione INSERT
CUn modo per aggiungere indici
DUna tecnica di backup del database
16.Basi di dati e SQLDifficile
Quale funzionalità SQL è più adatta a trovare tutti i dipendenti sotto un responsabile in un organigramma di profondità sconosciuta?
AUn GROUP BY su manager_id
BUn singolo self-join della tabella employees su manager_id
CUna common table expression ricorsiva (WITH RECURSIVE)
DUn vincolo UNIQUE su manager_id
17.Reti di calcolatoriMedia
Quale campo dell'intestazione IPv4 impedisce ai pacchetti di circolare all'infinito in un loop di instradamento?
AIdentification
BTime to live (TTL)
CHeader checksum
DType of service
18.Reti di calcolatoriDifficile
Nel modello TCP/IP, quale livello aggiunge i numeri di porta?
ALivello di trasporto
BLivello internet
CLivello di collegamento
DLivello applicazione
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 172.20.211.104/21. Qual è il terzo ottetto x del suo indirizzo di rete?
172.20.211.104/21
x =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: U = 151
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
105 = 0110 1001
invertito: 1001 0110
+1 → 1001 0111
Leggilo senza segno
1001 0111₂ = 256 − 105 = 151
Risposta
U = 151
2.Sistemi di numerazione
Risposta: b = 9 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
28 = 256 < 342
29 = 512 ≥ 342
Risposta
b = 9
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: ¬r ∧ ¬p
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).
Parti dell’implicazione
a = ¬r, b = p
Negazione dell’implicazione
¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b = ¬r ∧ ¬p
Risposta
¬r ∧ ¬p
Se l’ipotesi porta a una contraddizione, l’implicazione deve essere vera.
4.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: ∃x (A(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
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) → ∃y R(x, y)) ≡ ∃x (A(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
Risposta
∃x (A(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
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.
(B + D′)
(B′ + C′)
A′
Forma POS minima
F = (B + D′)(B′ + C′)A′
N = 3
Risposta
N = 3
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: fronte di clock 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.
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·26 (mod 47).
r = 47, t = 0
r = 26, q = 1, t = 1
r = 21, q = 1, t = −1
r = 5, q = 4, t = 2
r = 1, q = 5, t = −9
Inversa
1 ≡ −9·26 (mod 47)
x = 38
verifica: 26·38 = 988 = 21·47 + 1
Risposta
26−1 mod 47 = 38
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: m = 555
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.
Risposta: C · Logaritmi con basi diverse differiscono solo per un fattore costante
Perché è questa la risposta
Cambiare base moltiplica il logaritmo per una costante, e l'O grande ignora i fattori costanti.
Risposta
C · Logaritmi con basi diverse differiscono solo per un fattore costante
10.Algoritmi e complessità
Risposta: C · Θ(nlog₂ 7), circa n2,81
Perché è questa la risposta
Con a = 7 e b = 2, nlog₂ 7 domina il lavoro di addizione O(n²), da cui circa n2,81.
Risposta
C · Θ(nlog₂ 7), circa n2,81
11.Strutture dati
Risposta: D · Si sposta l'ultimo elemento nella radice e lo si fa scendere
Perché è questa la risposta
L'ultimo elemento riempie il vuoto nella radice e viene scambiato con il figlio minore finché la proprietà di heap non è soddisfatta, in O(log n).
Risposta
D · Si sposta l'ultimo elemento nella radice e lo si fa scendere
12.Strutture dati
Risposta: A · O(α(n)), l'inversa della funzione di Ackermann, praticamente costante
Perché è questa la risposta
Con entrambe le ottimizzazioni, le operazioni richiedono un tempo ammortizzato O(α(n)); α(n) ≤ 4 per qualsiasi n realistico.
Risposta
A · O(α(n)), l'inversa della funzione di Ackermann, praticamente costante
13.Teoria dei grafi
Risposta: k = 8
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
6 − 1 = 5
Lati da togliere
k = 13 − 5 = 8
Risposta
k = 8
14.Teoria dei grafi
Risposta: lato AB
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 Prim
1. DF (4)
2. DE (15)
3. BD (17)
4. AB (16)
5. AC (9)
lato numero 4
AB
Risposta
lato AB
15.Basi di dati e SQL
Risposta: A · Un attacco in cui l'input dell'utente modifica la struttura di una query SQL
Perché è questa la risposta
Quando l'input dell'utente viene concatenato nell'SQL, gli attaccanti possono iniettare comandi. I prepared statement con parametri tengono i dati separati dal codice.
Risposta
A · Un attacco in cui l'input dell'utente modifica la struttura di una query SQL
16.Basi di dati e SQL
Risposta: C · Una common table expression ricorsiva (WITH RECURSIVE)
Perché è questa la risposta
Una CTE ricorsiva parte da una query di ancoraggio e unisce ripetutamente il risultato precedente alla tabella, quindi gestisce gerarchie di qualsiasi profondità.
Risposta
C · Una common table expression ricorsiva (WITH RECURSIVE)
17.Reti di calcolatori
Risposta: B · Time to live (TTL)
Perché è questa la risposta
Ogni router decrementa il TTL; a zero il pacchetto viene scartato e di solito viene inviato un messaggio ICMP Time Exceeded. In IPv6 si chiama hop limit.
Risposta
B · Time to live (TTL)
18.Reti di calcolatori
Risposta: A · Livello di trasporto
Perché è questa la risposta
Le intestazioni TCP e UDP contengono le porte di origine e di destinazione; il livello internet (IP) aggiunge gli indirizzi.
Risposta
A · Livello di trasporto
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 = 208
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).