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 −114 in complemento a due a 8 bit. Letto come numero senza segno, qual è il valore U dello schema?
N = −1148 bit
U =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Qual è il più grande intero senza segno N che sta in 32 bit?
32 bit
N =
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
Quale formula è logicamente equivalente a ¬(c ∨ a)? Clicca su di essa.
¬(c ∨ a)
1c ∨ ¬a
2¬c ∧ ¬a
3¬c ∧ a
4¬c ∨ ¬a
4.Logica proposizionale e dimostrazioniDifficile
L’argomento con premesse q → r; r e conclusione q non è valido. Clicca la riga della tabella di verità che è un controesempio.
q → rr∴ q
1q = 1, r = 1
2q = 1, r = 0
3q = 0, r = 1
4q = 0, r = 0
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, 7, 8, 10, 11, 15). Quanti termini somma (fattori) N ha?
F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 4, 7, 8, 10, 11, 15)
N =
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopDifficile
Un clock da 12 kHz pilota un contatore modulo 16. Trova la frequenza fout della sua uscita più significativa, che completa un ciclo per ogni ciclo di conteggio.
fclk = 12 kHzN = 16
fout = kHz
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulareMedia
Trova il più piccolo intero positivo x con x ≡ 2 (mod 3) e x ≡ 3 (mod 7).
x ≡ 2 (mod 3)x ≡ 3 (mod 7)
x =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
Cifra il messaggio m = 305 con la chiave pubblica RSA (n, e) = (437, 19). Trova il testo cifrato c.
n = 437e = 19m = 305
c =
9.Algoritmi e complessitàMedia
È corretto dire che un algoritmo O(n²) è anche O(n³)?
ASì, ma solo se n è minore di 100
BSì, perché l'O grande è un limite superiore e n² non cresce più velocemente di n³
CNo, perché l'O grande deve indicare sempre l'esatto tasso di crescita della funzione
DNo, perché per n grande n³ è minore di n²
10.Algoritmi e complessitàDifficile
Perché una ricerca in una tabella hash è in media O(1) ma nel caso peggiore O(n)?
ALe funzioni hash sono lente
BLe chiavi devono prima essere ordinate
CGli array hanno accesso O(n)
DMolte chiavi possono collidere nello stesso bucket
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 0
BAll'indice 4
CAll'indice 3
DAll'indice 6
12.Strutture datiDifficile
Un nodo AVL è sbilanciato perché il sottoalbero destro del suo figlio sinistro è diventato troppo alto (caso sinistra-destra). Quale correzione si applica?
AUna rotazione a sinistra sul figlio sinistro, poi una rotazione a destra sul nodo
BUna singola rotazione a destra sul nodo
CUna singola rotazione a sinistra sul nodo
DUna rotazione a destra sul figlio sinistro, poi una rotazione a sinistra sul nodo
13.Teoria dei grafiMedia
Quanti cicli hamiltoniani diversi H ha il grafo completo K4? I cicli che differiscono solo per il vertice iniziale o per il verso contano come lo stesso.
K4
H =
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 EXCEPT (chiamato MINUS in Oracle)?
ATutte le righe di entrambe le query senza duplicati
BLe righe che compaiono in entrambe le query
CLe righe della seconda query che non compaiono nella prima
DLe righe della prima query che non compaiono nella seconda
16.Basi di dati e SQLDifficile
Che cosa richiede la regola del write-ahead logging (WAL)?
AIl log viene scritto solo dopo un crash
BOgni query deve essere registrata prima di essere analizzata
CIl record di log di una modifica deve raggiungere la memoria stabile prima della pagina di dati modificata
DLe pagine di dati devono essere scritte prima del log
17.Reti di calcolatoriMedia
Qual è il ruolo del gateway predefinito su un host?
AÈ il router usato per il traffico verso altre reti
BAssegna gli indirizzi MAC
CÈ la porta dello switch a cui è collegato l'host
DÈ il server DNS
18.Reti di calcolatoriDifficile
Quale protocollo di routing è di tipo link-state?
AOSPF
BARP
CRIP
DBGP
19.Sottoreti IPv4Media
La rete 192.168.10.0/24 va divisa in almeno 3 sottoreti uguali. Prendendo in prestito il minor numero possibile di bit, quanti host utilizzabili H ha ogni sottorete?
192.168.10.0/243 subnets
H =
20.Sottoreti IPv4Difficile
Un host ha l'indirizzo 10.20.133.228/29. Qual è il quarto ottetto x dell'ultimo indirizzo host utilizzabile della sua sottorete?
10.20.133.228/29
x =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: U = 142
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
114 = 0111 0010
invertito: 1000 1101
+1 → 1000 1110
Leggilo senza segno
1000 1110₂ = 256 − 114 = 142
Risposta
U = 142
2.Sistemi di numerazione
Risposta: N = 4,295 × 10⁹
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
232 − 1 = 4294967295
Risposta
N = 4294967295
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: ¬c ∧ ¬a
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.
¬(c ∨ a) ≡ ¬c ∧ ¬a
Verifica con la tabella di verità
a = 1, c = 1: 0 | 1 0 0 0
a = 1, c = 0: 0 | 0 0 1 1
a = 0, c = 1: 0 | 1 0 0 1
a = 0, c = 0: 1 | 1 1 0 1
Risposta
¬c ∧ ¬a
Le colonne dopo la barra sono le opzioni nell’ordine mostrato.
4.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: q = 0, r = 1
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.
Premesse e conclusione riga per riga
q = 1, r = 1: 1 1 | 1
q = 1, r = 0: 0 0 | 1
q = 0, r = 1: 1 1 | 0
q = 0, r = 0: 1 0 | 0
Controesempio
q = 0, r = 1
Risposta
q = 0, r = 1
Un argomento di questa forma sembra una regola valida, ma una sola riga basta a mostrare che non lo è.
5.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: N = 4
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.
(C + D′)
(B′ + C′ + D)
(A + B + D′)
(A′ + B′ + D)
Forma POS minima
F = (C + D′)(B′ + C′ + D)(A + B + D′)(A′ + B′ + D)
N = 4
Risposta
N = 4
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: fout = 0,75 kHz
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.
Divisione di frequenza
fout = 12 kHz / 16 = 0,75 kHz
Risposta
fout = 0,75 kHz
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: x = 17
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 = 2 + 3k
Seconda congruenza
2 + 3k ≡ 3 (mod 7) → 3k ≡ 1 (mod 7)
k ≡ 5·1 ≡ 5 (mod 7)
Risultato
x = 2 + 3·5 = 17
x = 17
verifica: 17 mod 3 = 2, 17 mod 7 = 3
Risposta
x = 17
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: c = 248
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.
Quadrato ripetuto
19 = 16 + 2 + 1
3051 ≡ 305 (mod 437)
3052 ≡ 381 (mod 437)
3054 ≡ 77 (mod 437)
3058 ≡ 248 (mod 437)
30516 ≡ 324 (mod 437)
30519 ≡ 305·381·324 ≡ 248 (mod 437)
Testo cifrato
c = 248
Risposta
c = 248
9.Algoritmi e complessità
Risposta: B · Sì, perché l'O grande è un limite superiore e n² non cresce più velocemente di n³
Perché è questa la risposta
L'O grande è un limite superiore, quindi l'affermazione è vera ma non stretta; Θ(n²) indica il tasso di crescita esatto.
Risposta
B · Sì, perché l'O grande è un limite superiore e n² non cresce più velocemente di n³
10.Algoritmi e complessità
Risposta: D · Molte chiavi possono collidere nello stesso bucket
Perché è questa la risposta
Con una buona funzione hash e un fattore di carico adeguato, i bucket restano in media corti; un hashing malevolo o scadente può mettere tutte le chiavi in un solo bucket.
Risposta
D · Molte chiavi possono collidere nello stesso bucket
11.Strutture dati
Risposta: B · 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
B · All'indice 4
12.Strutture dati
Risposta: A · Una rotazione a sinistra sul figlio sinistro, poi una rotazione a destra sul nodo
Perché è questa la risposta
La prima rotazione trasforma il caso sinistra-destra in un caso sinistra-sinistra, che viene poi corretto da una rotazione a destra sul nodo sbilanciato.
Risposta
A · Una rotazione a sinistra sul figlio sinistro, poi una rotazione a destra sul nodo
13.Teoria dei grafi
Risposta: H = 3
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.
Conta
H = (4 − 1)!/2 = 6/2 = 3
Risposta
H = 3
14.Teoria dei grafi
Risposta: d(F) = 34
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: 14, C: 15
B (14): G: 24
C (15)
G (24): D: 27, E: 39
D (27): E: 34, F: 34
E (34)
F (34)
Cammino minimo
A → B → G → D → F
d(F) = 34
Risposta
d(F) = 34
15.Basi di dati e SQL
Risposta: D · Le righe della prima query che non compaiono nella seconda
Perché è questa la risposta
A EXCEPT B dà le righe di A che non sono in B, quindi scambiando le query si ottiene un risultato diverso.
Risposta
D · Le righe della prima query che non compaiono nella seconda
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: A · È il router usato per il traffico verso altre reti
Perché è questa la risposta
L'host invia i pacchetti diretti a destinazioni non locali al gateway predefinito, di solito il suo router locale.
Risposta
A · È il router usato per il traffico verso altre reti
18.Reti di calcolatori
Risposta: A · OSPF
Perché è questa la risposta
I router OSPF costruiscono una mappa completa dell'area e calcolano i percorsi più brevi con l'algoritmo di Dijkstra. RIP è distance-vector; BGP è path-vector.
Risposta
A · OSPF
19.Sottoreti IPv4
Risposta: H = 62
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 da prendere in prestito
22 = 4 ≥ 3 → b = 2, /26
Host per sottorete
26 − 2 = 62
Risposta
H = 62
20.Sottoreti IPv4
Risposta: x = 230
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).