記数法
- 位取り
- 2 進数 2k、8 進数 8k、16 進数 16k
- 10 進数へ
- Σ dk·bk
- 10 進数から
- 基数で割り、余りを下から上へ読む
- 16 進数 ↔ 2 進数
- 16 進数 1 桁 = 4 ビット
- 2 の補数
- ビットを反転して 1 を足す
公式集、全トピックの解法の要点、20 問の演習問題。完全な解答は巻末にあります。
8 ビットの 2 の補数で −20 を格納するようにビットを設定します。符号なしの数として読むと、このパターンの値 U はいくつですか?
あるシステムで、164 個の項目それぞれに同じ長さの固有の 2 進コードを割り当てます。必要なビット数 b は最小でいくつですか?
この論理式 ¬(¬c ↔ ¬(¬c ∨ b)) → (¬a ↔ (b → a)) は、真理値表の 8 行のうち何行で真になりますか? この数を N とします。
前提 c → b; a → b、結論 c → a の論証は妥当ではありません。反例となる真理値表の行をクリックしてください。
このカルノー図には、隣り合う 1 をもたない 1 がちょうど 1 つあり、最小の SOP 形では 1 セルのグループ(4 リテラルの完全な最小項)のままです。図の端をまたぐ隣接も数えます。そのセルをクリックしてください。
d はドントケア条件を表します。F(A, B, C, D) = Σm(2, 3, 4, 5, 11, 15) + d(0, 8, 10, 12) の最小の SOP 形を求めてください。リテラル L はいくつ含まれますか?
47 を法とする 9 の逆元を求めてください:0 < x < 47 かつ 9·x ≡ 1 (mod 47) を満たす数 x です。
ある RSA 鍵は、素数 p = 13 と q = 31、公開指数 e = 11 を使います。秘密指数 d(0 < d < φ(n))を求めてください。
安定(stable)なソートアルゴリズムはどれですか?
V 個の頂点と E 本の辺をもつグラフで、二分ヒープを用いたダイクストラ法の実行時間は何ですか?
容量 n の配列に格納された循環キューで、インデックス i の次の位置はどのように計算されますか。
データベースやファイルシステムで B 木が使われるのはなぜですか。
この連結グラフには、オイラー閉路、閉路でないオイラー路、またはどちらもないのうち、どれがありますか? 答えをクリックしてください。
F から E への長さ 2 の歩道はいくつありますか? 歩道では頂点や辺を繰り返してもかまいません。その数を N とします。
共通テーブル式(WITH name AS (...))は何を提供しますか?
EXPLAIN(PostgreSQL では EXPLAIN ANALYZE)はクエリについて何を示しますか?
スイッチは通常 OSI のどの層で動作しますか?
192.168.1.0/24 を、それぞれ最大 25 ホストの少なくとも 5 つのサブネットに分けなければなりません。最も適したプレフィックス長はどれですか?
ある部署では、1 つのサブネット内に 716 個のホストアドレスが必要です。十分な大きさとなる最長のプレフィックス長 p(最小のサブネット)はいくつですか?
あるルータは次のネットワークへの経路をもっています:10.135.79.0/24, 10.135.80.0/24, 10.135.81.0/24, 10.135.82.0/24。それらすべてをカバーする 1 つの集約経路の最長のプレフィックス長 p はいくつですか?
答え: U = 236
ビットの設定:各ビットは 2 のべき乗(128、64、…、1)の値をもちます。16 進の 1 桁はちょうど 4 ビットで、8 ビットの 2 の補数では、いちばん左のビットの値は −128 です。ビット演算は、各ビット位置を別々に扱います。
答え: b = 8 bit
位取り記数法:各桁の値は、その数字に基数のべき乗を掛けたものです。2 進数では各桁の重みが 1、2、4、8、16、…、16 進数では 1、16、256、… で、A–F は 10–15 を表します。8 ビットの 2 の補数では、最上位ビットの重みが +128 ではなく −128 になり、こうして負の数を表します。
答え: N = 4
真理値表:n 個の異なる変数をもつ論理式には、真理値のすべての組み合わせに対応する 2ⁿ 行があります(1 = 真、0 = 偽)。内側から順に進め、部分式ごとに列を用意します。¬a は値を反転させ、a ∧ b は両方が 1 のときだけ 1、a ∨ b は両方が 0 のときだけ 0、a → b は a = 1 かつ b = 0 のときだけ 0、a ↔ b は両辺が等しいとき 1 です。
答え: a = 0, b = 1, c = 1
量化子と論証:¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x)、¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)。否定を内側へ移し、通過する量化子をすべて入れ替え、内側の式は ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b のような命題論理の法則で否定します。論証は、すべての前提が 1 であるどの行でも結論が 1 のとき、妥当です。前提が真で結論が偽になる行が 1 つでもあれば、それは反例であり、その論証が妥当でないことを示します。
この形の論証は妥当な規則のように見えますが、1 行あれば妥当でないことを示せます。
答え: AB = 00, CD = 00
カルノー図:セルはグレイコード(00, 01, 11, 10)の順に並んでいるので、端をまたぐものも含め、隣り合うセルはちょうど 1 つの変数だけが異なります。1 を、1, 2, 4, 8, 16 個のセルからなる長方形で、できるだけ大きく、できるだけ少ない数でグループ化し、すべての 1 を覆います。各グループは 1 つの積項で、グループの中で一定のままの変数からなります。2ᵏ 個のセルのグループでは k 個の変数が消えます。ドントケア(X)はグループを大きくするために使えますが、覆う必要はありません。代わりに 0 をグループ化すると、最小の POS 形が得られます。
隣り合う 1 がある 1 は、2 つ以上のグループに加わることができます。
答え: L = 8
カルノー図:セルはグレイコード(00, 01, 11, 10)の順に並んでいるので、端をまたぐものも含め、隣り合うセルはちょうど 1 つの変数だけが異なります。1 を、1, 2, 4, 8, 16 個のセルからなる長方形で、できるだけ大きく、できるだけ少ない数でグループ化し、すべての 1 を覆います。各グループは 1 つの積項で、グループの中で一定のままの変数からなります。2ᵏ 個のセルのグループでは k 個の変数が消えます。ドントケア(X)はグループを大きくするために使えますが、覆う必要はありません。代わりに 0 をグループ化すると、最小の POS 形が得られます。
1 と X からつくれる最大のグループ。
答え: 9−1 mod 47 = 21
逆元と合同式:a が n を法として逆元をもつのは、gcd(a, n) = 1 のときに限ります。拡張ユークリッドの互除法で 1 = s·n + t·a と書くと、a⁻¹ ≡ t (mod n) です。gcd(a, n) = 1 のとき、合同式 a·x ≡ b (mod n) の解は x ≡ a⁻¹·b です。法が互いに素な 2 つの合同式 x ≡ r₁ (mod m₁) と x ≡ r₂ (mod m₂) には、m₁·m₂ を法として 1 つの解があります(中国の剰余定理)。オイラーの φ(n) は、1 から n までの数のうち n と互いに素なものの個数です:φ(n) = n·∏(1 − 1/p)。
各余り r は r ≡ t·9 (mod 47) と書けます。
答え: d = 131
冪剰余と RSA:aᵏ mod n は反復二乗法で計算します:k を 2 進数で書き、二乗し、毎回簡約し、ビットが 1 の冪を掛けます。フェルマー:素数 p が a を割り切らないとき aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) なので、指数は p − 1 を法として簡約できます。RSA:素数 p と q を選び、n = p·q、φ(n) = (p − 1)(q − 1) とします。公開指数 e は φ(n) と互いに素で、秘密指数は d = e⁻¹ mod φ(n) です。暗号化は c = mᵉ mod n、復号は m = cᵈ mod n で行います。
答え: B · マージソート
マージソートは、値が等しいときに左半分から先に取り出すようにマージすれば安定です。インプレースのクイックソート、ヒープソート、選択ソートは通常安定ではありません。
答え: C · O((V + E) log V)
V 回の最小値取り出しと最大 E 回のキー減少操作があり、それぞれ O(log V) です。フィボナッチヒープを使うと O(E + V log V) に改善されます。
答え: B · (i + 1) mod n
剰余演算によりインデックス n − 1 は 0 に戻るので、要素をずらさずに配列を再利用できます。
答え: B · 分岐数が大きいため木が浅く保たれ、遅いディスク読み込みが減るから
B 木は 1 つのノードに多くのキーを格納するため高さが小さく、1 回の検索に必要なブロック読み込みが少なくて済みます。B+ 木はさらに範囲走査のために葉同士をつなぎます。
答え: オイラー閉路
オイラー、ハミルトン、木:連結グラフは、すべての頂点の次数が偶数のときオイラー閉路(すべての辺を 1 回ずつ通って始点に戻る)をもち、ちょうど 2 つの頂点の次数が奇数のとき、閉路でないオイラー路をもちます。その路は、一方の奇数次数の頂点から他方へ通ります。ハミルトン閉路はすべての頂点を 1 回ずつ訪れ、Kn には (n − 1)!/2 個あります。n 個の頂点をもつ木には n − 1 本の辺があり、m 本の辺をもつ連結グラフは、m − n + 1 本の辺を取り除いても全域木が残ります。
答え: N = 1
次数:頂点の次数は、その頂点に接する辺の数です。どの辺にも端が 2 つあるので、次数の和は辺の数の 2 倍になります:Σ deg(v) = 2|E|(握手補題)。したがって、奇数次数の頂点の数は偶数です。Kn には n(n − 1)/2 本の辺があり、n 個の頂点をもつ k 正則グラフには nk/2 本、n 個の頂点をもつ木には n − 1 本の辺があります。
答え: A · 1 つの文の中で使える、名前付きの一時的な結果
CTE はサブクエリに名前を付けるため、複雑なクエリが読みやすくなり、同じ文の中で何度も参照できます。
答え: D · スキャンや結合方法など、オプティマイザが選んだ実行計画
EXPLAIN は計画(インデックススキャンや順次スキャン、結合アルゴリズム、推定コスト)を表示します。EXPLAIN ANALYZE はクエリを実際に実行し、実際の時間も報告します。
答え: B · データリンク層(レイヤー 2)
一般的なスイッチは MAC アドレスを学習し、レイヤー 2 でフレームを転送します。レイヤー 3 スイッチはルーティングも行います。
答え: B · /27
/27 では、それぞれ 30 個の使えるホストを持つサブネットが 8 つできます。/26 ではサブネットが 4 つしかなく、/28 ではサブネットあたり 14 ホストしか収容できません。
答え: p = 22
IPv4 サブネット化:アドレスは 32 ビットです。プレフィックス /p は先頭の何ビットがネットワークを表すかを示し、残りの 32 − p ビットでホストを番号付けします。サブネットには 2³²⁻ᵖ 個のアドレスがありますが、最初(ネットワークアドレス)と最後(ブロードキャストアドレス)はホストに割り当てられないため、2³²⁻ᵖ − 2 台のホストが収まります。 例外:/31(ポイントツーポイントリンク、RFC 3021)は 2 つのアドレスを両方ともホストに使い、/32 は単一のアドレス(単一ホストまたはループバック)です。
答え: p = 19
経路集約:集約経路 a.b.c.0/p は、最初の p ビットが一致するすべてのネットワークをカバーします。最初と最後のネットワークの異なるオクテットを 2 進数で書きます。共通する先頭のビット数に、それより前のオクテットのビット数を加えたものが最長の集約プレフィックスです。
集約経路:10.135.64.0/19 (リストにない 28 個のネットワークもカバーします)。
ExamProblems · examproblems.com/courses/computer-science-fundamentals