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 ビットのパターン 1100 0010 は、符号付き整数を 2 の補数で表しています。10 進数での値 N はいくつですか?
非圧縮の画像が 800 × 600 ピクセル、1 ピクセルあたり 16 ビットです。必要なメモリ M は何 KiB(1 KiB = 1024 バイト)ですか?
p → q と論理的に同値な論理式はどれですか? クリックしてください。
真理値表の 16 行のうち、((¬r ∨ q) → p) ∧ (s ∨ (q → p)) が真になるのは何行ですか? この数を N とします。
カルノー図を使って F(A, B, C, D) = Σm(1, 3, 8, 9, 10, 11) の最小の積和形(SOP)を求めてください。積項 N はいくつありますか?
d はドントケア条件を表します。F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 4, 7, 8, 13, 15) + d(6, 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?
31 を法とする 26 の逆元を求めてください:0 < x < 31 かつ 26·x ≡ 1 (mod 31) を満たす数 x です。
メッセージ m = 381 を RSA 公開鍵 (n, e) = (473, 13) で暗号化してください。暗号文 c を求めてください。
O(log n) のように、Big O で対数の底が通常省略されるのはなぜですか?
P と NP に関する記述として正しいものはどれですか?
ある二分木の根は 1 で、左の子が 2、右の子が 3 です。ノード 2 の子は 4(左)と 5(右)です。帰りがけ順の走査はどれですか。
配列のサイズ k のすべてのウィンドウの最大値を合計 O(n) で計算できる構造はどれですか。
完全グラフ K8 には、異なるハミルトン閉路が何個Hありますか? 始点や向きだけが異なる閉路は同じものとして数えます。
重み付きグラフの最小全域木の重みの合計 W を求めてください。
一度も注文したことのない顧客を一覧にするクエリはどれですか?
ダーティリードは防ぐが、ノンリピータブルリードは依然として許す分離レベルはどれですか?
ステートフルファイアウォールは単純なパケットフィルターとどう違いますか?
無限カウント問題はどの種類のルーティングプロトコルで起こり、何がその対策になりますか?
あるサブネットはマスク 255.255.254.0 を使っています。使えるホストアドレスはいくつ H ありますか?
ネットワーク 192.168.93.0/24 を、次の LAN 用に VLSM で分割します:A: 3 ホスト, B: 12 ホスト, C: 59 ホスト, D: 17 ホスト, E: 9 ホスト。サブネットは .0 から順に、ホスト数が最も多い LAN から、収まる最小のサブネットで割り当てます。LAN A のネットワークアドレスの第 4 オクテット x はいくつですか?
答え: N = −62
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。
ほかのビットは通常の正の重みのままです。
答え: M = 937.5 KiB
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: ¬p ∨ q
論理的同値:2 つの論理式は、真理値表のすべての行で同じ値をとるとき同値(≡)です。恒真式(トートロジー)はすべての行で 1、矛盾(恒偽式)はすべての行で 0、どちらでもないものは充足可能な非恒真式です。役に立つ法則:ド・モルガンの法則 ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b と ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b、a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a(対偶)、¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b、そして分配法則 a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c)。
縦線の後ろの列は、表示されている順の選択肢です。
答え: N = 10
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: N = 2
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。
各グループは 2ᵏ 個のセルからなる長方形です。端のセルは、反対側の端のセルと隣り合っています。
答え: L = 10
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。
同じ大きさの別のグループ分けもあります。項の数もリテラルの数も同じです。
答え: 26−1 mod 31 = 6
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·26 (mod 31) と書けます。
答え: c = 123
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: D · 底の異なる対数は定数倍しか違わないから
底を変えると対数は定数倍されるだけで、Big O は定数倍を無視します。
答え: C · P に属するすべての問題は NP にも属する
P ⊆ NP です。問題を高速に解けるなら、解も高速に検証できます。P = NP かどうかは未解決です。
答え: B · 4 5 2 3 1
帰りがけ順では 2 より先に 4 と 5 を処理し、次に 3、最後に根の 1 を処理します。
答え: C · 値の降順にインデックスを保持するデック
デックの先頭は常にウィンドウの最大値です。各インデックスはデックに 1 回入って 1 回出るので、作業量は線形です。
答え: H = 2520
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: W = 26
最短経路と全域木:ダイクストラ法は毎ラウンド 1 つの頂点を確定します:暫定距離が最小の未確定の頂点です。その距離は最終となり、各隣接頂点 v は d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)) と更新されます。クラスカル法は、辺を軽い順に取り、閉路をつくる辺を飛ばして最小全域木をつくります。プリム法は、始点から 1 本の木を成長させ、その木から出る最も軽い辺を常に加えます。n 個の頂点の全域木には n − 1 本の辺があります。
答え: A · SELECT c.name FROM customers c LEFT JOIN orders o ON o.customer_id = c.id WHERE o.id IS NULL
左外部結合はすべての顧客を残し、一致がなければ注文の列を NULL で埋めます。IS NULL がちょうどその顧客を選び出します。
答え: D · Read committed
Read committed は未コミットの変更を隠します。Repeatable read はノンリピータブルリードも防ぎ、Serializable はファントムも防ぎます。
答え: A · 接続を追跡し、確立済みのセッションに属する応答を許可する
ステートフルファイアウォールはアクティブな接続のテーブルを保持するため、戻りのトラフィックは自動的に許可されます。ステートレスなフィルターは各パケットを個別に判断します。
答え: C · ディスタンスベクター型。スプリットホライズンとポイズンリバース
障害の後、ディスタンスベクター型のルーターは古い経路を互いに広告し続け、メトリックがゆっくり増えていくことがあります。スプリットホライズン、ポイズンリバース、メトリックの上限がこれを抑えます。
答え: H = 510
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).
答え: x = 128
VLSM:各 LAN には 2ʰ − 2 ≥ ホスト数 となる最小のサブネット、つまりプレフィックス 32 − h を割り当てます。大きいサブネットから割り当てると、各ブロックは自身のサイズの倍数にそろうので、ネットワークアドレスはブロックサイズを足し合わせて求まります。
LAN A:192.168.93.128/29。
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