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 −82 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?
非圧縮の画像が 1024 × 768 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?
¬(q ∧ r) 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、¬(((p ∨ ¬r) ↔ q) → ¬(¬(p → ¬s) ∨ (r ↔ s))) 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(0, 1, 5, 6, 14) 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(5, 6, 9, 11, 12) + d(0, 8, 14) の最小の SOP 形を求めてください。積項 N はいくつありますか?
37 を法とする 21 の逆元を求めてください:0 < x < 37 かつ 21·x ≡ 1 (mod 37) を満たす数 x です。
ある RSA 鍵は、素数 p = 13 と q = 29、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。
多くのライブラリのソート関数が、非常に小さな部分配列では挿入ソートに切り替えるのはなぜですか?
クラス NP の定義として正しいものはどれですか?
キー 50, 30, 70, 20, 40 をこの順に空の二分探索木に挿入します。30 の左の子は何ですか。
スプレー木は各アクセスの後に何をしますか。
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。
ダイクストラ法を使って、重み付きグラフで A から E までの最短経路の長さd(E)を求めてください。
GRANT SELECT ON employees TO alice は何をしますか?
クエリに対するカバリングインデックスとは何ですか?
インターネット上で TCP コネクションの一方の端を一意に識別するものは何ですか?
TCP 輻輳制御の「スロースタート」(slow start)フェーズについて正しいものはどれですか?
ネットワーク 192.168.185.0/24 を /29 のサブネットに分割し、最も小さいアドレスから 1、2、3、… と番号をつけます(サブネット 1 は .0 から始まる)。サブネット 2 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?
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:10.40.78.0/24, 10.40.79.0/24, 10.40.80.0/24, 10.40.81.0/24, 10.40.82.0/24。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 = 174
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: M = 1536 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: ¬q ∨ ¬r
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 = 5
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 = 3
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: N = 4
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: 21−1 mod 37 = 30
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·21 (mod 37) と書けます。
答え: d = 275
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: A · 挿入ソートはオーバーヘッドが小さく、小さな入力やほぼソート済みの入力で速いから
n が小さいときは、O(n²) であっても、挿入ソートの単純なループの方がクイックソートやマージソートの再帰のオーバーヘッドより速くなります。
答え: A · 証拠(certificate)が与えられれば、「はい」の答えを多項式時間で検証できる決定問題
NP の問題では、たとえば与えられた割り当てがブール式を充足することの確認のように、提案された解(証拠)をすばやく検証できます。
答え: D · 20
20 は 50 より小さく 30 より小さいので、30 の左の子になります。40 は 30 の右の子になります。
答え: D · アクセスしたノードを根まで回転させて持ち上げる
スプレー操作は回転によってアクセスしたノードを根に移します。1 回の操作に O(n) かかることもありますが、ならしコストは O(log n) です。
答え: どちらでもない
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: d(E) = 21
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。
各行:確定した頂点、その最終距離、距離が改善される隣接頂点。
答え: D · ユーザー alice が employees テーブルを読めるようにする
GRANT はオブジェクトに対する権限を与えます。SELECT は読み取りだけを許し、INSERT、UPDATE、DELETE は別の権限です。
答え: B · クエリに必要なすべての列を含み、テーブル自体を読まなくてよいインデックス
参照されるすべての列がインデックスにあれば、DBMS はインデックスオンリースキャンを行い、テーブルの行の取得を省略できるため、I/O が節約されます。
答え: C · IP アドレスとポート番号の組
TCP コネクションは、送信元の IP とポート、宛先の IP とポートで識別されます。ポートは 1 台のホスト上の多数のアプリケーションを区別します。
答え: A · しきい値に達するか損失が発生するまで、輻輳ウィンドウを指数関数的に増やす
スロースタートは輻輳ウィンドウを指数関数的に増やします。しきい値を超えると輻輳回避によって線形に増え、損失が発生すると縮小されます。
答え: x = 8
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: 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:10.40.64.0/19 (リストにない 27 個のネットワークもカバーします)。
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