Podstawy informatyki: zestaw na powtórkę

Wzory, najważniejsze kroki metod dla każdego tematu i 20 zadań do ćwiczenia, z pełnymi rozwiązaniami na końcu.

Nowe zadaniaWróć do przedmiotu

W oknie drukowania wybierz „Zapisz jako PDF”, aby zachować kopię na swoim urządzeniu.

1Wzory i metody

Systemy liczbowe

Wagi pozycji
dwójkowy 2k, ósemkowy 8k, szesnastkowy 16k
Na dziesiętny
Σ dk·bk
Z dziesiętnego
dziel przez podstawę, czytaj reszty od dołu do góry
Szesnastkowy ↔ dwójkowy
jedna cyfra szesnastkowa = 4 bity
Kod uzupełnień do dwóch (U2)
odwróć bity i dodaj 1

Rachunek zdań i dowody

Wiersze tablicy prawdy
2ⁿ
Implikacja
p → q ≡ ¬p ∨ q ≡ ¬q → ¬p
Zaprzeczenie implikacji
¬(p → q) ≡ p ∧ ¬q
Równoważność
p ↔ q ≡ (p → q) ∧ (q → p)
Prawa de Morgana
¬(p ∧ q) ≡ ¬p ∨ ¬q, ¬(p ∨ q) ≡ ¬p ∧ ¬q
Prawa rozdzielności
p ∨ (q ∧ r) ≡ (p ∨ q) ∧ (p ∨ r), p ∧ (q ∨ r) ≡ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r)
Zaprzeczanie kwantyfikatorów
¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x), ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)
Modus ponens, modus tollens
p → q, p ⊢ q; p → q, ¬q ⊢ ¬p

Metoda

  1. Policz różne zmienne: tablica prawdy ma 2ⁿ wierszy, a zaczyna się od samych jedynek.
  2. Każdej podformule daj osobną kolumnę i wypełniaj kolumny od wewnątrz na zewnątrz.
  3. Stosuj regułę każdego spójnika: → jest 0 tylko dla 1 → 0, ↔ jest 1, gdy obie strony się zgadzają.
  4. Przy równoważnościach porównaj końcowe kolumny wiersz po wierszu; przy wnioskowaniu patrz tylko na wiersze, w których każda przesłanka jest równa 1.
  5. Aby zaprzeczyć zdaniu z kwantyfikatorem, przesuń ¬ do środka, zamień ∀ i ∃ oraz zaprzecz formule wewnętrznej.

Logika cyfrowa: bramki, mapy Karnaugha i przerzutniki

Podstawowe bramki
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
Reguły algebry Boole’a
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
Prawa de Morgana
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
Kolejność na mapie Karnaugha
00, 01, 11, 10 (Gray code)
Grupa 2ᵏ komórek
traci k zmiennych
Multiplekser 4-do-1
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
Przerzutniki
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
Liczniki
n-bitowy: 2ⁿ stanów; mod-N: najmniejsze n z 2ⁿ ≥ N; fout = fclk/N
Licznik asynchroniczny (ripple)
fmax = 1/(n·tpd)
Liczniki pierścieniowy i Johnsona
n i 2n stanów

Metoda

  1. Dla układu przechodź od wejść do wyjścia bramka po bramce i zapisuj wartość na każdym przewodzie albo zapisz jego wyrażenie i wypełnij tablicę prawdy.
  2. Przy upraszczaniu wpisz jedynki (a stany nieokreślone jako X) na mapę Karnaugha z wierszami i kolumnami w kodzie Graya: 00, 01, 11, 10.
  3. Pokryj jedynki jak najmniejszą liczbą jak największych grup po 1, 2, 4, 8 lub 16 komórek, zawijając przez brzegi; każda grupa to jeden iloczyn ze zmiennych, które pozostają stałe. Dla postaci POS grupuj zera.
  4. Przy przerzutnikach i licznikach odczytuj wejścia przy każdym aktywnym zboczu zegara, zapisuj stan po każdym zboczu i pamiętaj, że n-bitowy licznik zawija się po 2ⁿ stanach.

Teoria liczb i arytmetyka modularna

Dzielenie z resztą
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
Euklides
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
Najmniejsza wspólna wielokrotność
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
Odwrotność
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
Kongruencja liniowa
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
Funkcja φ Eulera
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

Metoda

  1. Najpierw zredukuj każdą liczbę modulo n; reszty leżą między 0 a n − 1.
  2. Aby znaleźć NWD, dziel wielokrotnie algorytmem Euklidesa; ostatnia niezerowa reszta jest NWD.
  3. Aby znaleźć element odwrotny, uruchom rozszerzony algorytm i zachowaj współczynnik przy a; dodaj n, jeśli jest ujemny.
  4. Rozwiąż a·x ≡ b, mnożąc przez a⁻¹; dwie kongruencje połącz, zapisując x = r₁ + m₁k.
  5. Przy potęgach zapisz wykładnik binarnie i wielokrotnie podnoś do kwadratu; w RSA d = e⁻¹ mod φ(n), gdzie φ(n) = (p − 1)(q − 1).

Teoria grafów

Lemat o uściskach dłoni
Σ deg(v) = 2|E|
Grafy pełne
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Graf regularny
|E| = n·k/2
Drzewo i las
|E| = n − 1, |E| = n − c
Liście drzewa
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Euler
cykl: wszystkie stopnie parzyste; ścieżka: dokładnie 2 stopnie nieparzyste
Cykle Hamiltona w Kn
(n − 1)!/2
Aktualizacja w algorytmie Dijkstry
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
Marsze o długości L
(Mᴸ)ij

Metoda

  1. Zapisz stopień każdego wierzchołka; suma stopni jest równa dwukrotności liczby krawędzi.
  2. W zadaniach o grafach eulerowskich sprawdź, czy graf jest spójny, i policz wierzchołki o nieparzystym stopniu.
  3. Dla drzew użyj n − 1 krawędzi i lematu o uściskach dłoni.
  4. W algorytmie Dijkstry prowadź tabelę tymczasowych odległości i w każdej rundzie zatwierdzaj niezatwierdzony wierzchołek o najmniejszej odległości.
  5. Dla minimalnego drzewa rozpinającego posortuj krawędzie według wagi i pomijaj każdą krawędź zamykającą cykl (Kruskal) albo rozbudowuj jedno drzewo od wierzchołka startowego (Prim).

Podsieci IPv4

Hosty na podsieć
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
Rozmiar bloku
256 − (mask octet)
Adres sieci
IP AND maska
Adres rozgłoszeniowy
IP OR (NOT maska): wszystkie bity hosta równe 1
Podsieci z n pożyczonych bitów
2n

2Zadania do ćwiczenia

1.Systemy liczboweŚredni
8-bitowy kod U2?−128?64?32?16?8?4?2?1

Zapisz −81 jako 8-bitowy wzór w kodzie U2. Odczytaj ten wzór jako liczbę dwójkową bez znaku: jaka jest jego wartość U dziesiętnie?

N = −818 bit
U =
2.Systemy liczboweTrudny
24 bit1 px512 px512 pxM = ? KiB

Nieskompresowany obraz ma 512 × 512 pikseli i 24 bitów na piksel. Ile pamięci M zajmuje, w KiB (1 KiB = 1024 bajty)?

512 × 512 px24 bit/px1 KiB = 1024 B
M = KiB
3.Rachunek zdań i dowodyŚredni
abc¬c¬c ↔ b(a ∧ c) ∧ (¬c ↔ b)111?110?101?100?011?010?001?000?

W ilu z 8 wierszy tablicy prawdy (a ∧ c) ∧ (¬c ↔ b) jest prawdziwe? Nazwij tę liczbę N.

(a ∧ c) ∧ (¬c ↔ b)
N =
4.Rachunek zdań i dowodyTrudny
∀x ¬F(x)∀x F(x)∃x F(x)∃x ¬F(x)

Które zdanie jest równoważne ¬∃x F(x), gdy negację przesunięto całkiem do środka? Kliknij je.

¬∃x F(x)
  1. 1∀x ¬F(x)
  2. 2∀x F(x)
  3. 3∃x F(x)
  4. 4∃x ¬F(x)
5.Logika cyfrowa: bramki, mapy Karnaugha i przerzutnikiŚredni
ABCD000111100001111000010312040517161120131150141809111010

Użyj mapy Karnaugha, aby znaleźć minimalną postać sumy iloczynów (SOP) funkcji F(A, B, C, D) = Σm(2, 6, 7, 8, 11, 12, 15). Ile iloczynów N ona zawiera?

F(A, B, C, D) = Σm(2, 6, 7, 8, 11, 12, 15)
N =
6.Logika cyfrowa: bramki, mapy Karnaugha i przerzutnikiTrudny
ABCD00011110000111100011030204X51706112013015X1418X9011X10

Znajdź minimalną postać SOP funkcji F(A, B, C, D) = Σm(1, 7, 8, 12) + d(5, 9, 10, 14), gdzie d oznacza stany nieokreślone. Ile iloczynów N ona zawiera?

F(A, B, C, D) = Σm(1, 7, 8, 12) + d(5, 9, 10, 14)
N =
7.Teoria liczb i arytmetyka modularnaŚredni

Rozwiąż 20x ≡ 7 (mod 43). Podaj rozwiązanie x z 0 < x < 43.

20x ≡ 7 (mod 43)
x =
8.Teoria liczb i arytmetyka modularnaTrudny

17 jest liczbą pierwszą. Użyj małego twierdzenia Fermata, aby znaleźć 3065151 mod 17.

p = 17k = 65151
3065151 mod 17 =
9.Algorytmy i złożonośćŚredni

Który algorytm sortowania jest stabilny?

  1. ASortowanie szybkie (typowa wersja w miejscu)
  2. BSortowanie przez kopcowanie
  3. CSortowanie przez wybieranie (typowa wersja)
  4. DSortowanie przez scalanie
10.Algorytmy i złożonośćTrudny

Problem stopu pokazuje, że:

  1. AŻaden algorytm nie może rozstrzygnąć dla każdego programu i danych wejściowych, czy program się zatrzyma
  2. BKażdy program w końcu się zatrzymuje
  3. CNależy unikać pętli
  4. DNiektóre programy działają szybciej na szybszych komputerach, więc zatrzymanie zależy od sprzętu
11.Struktury danychŚredni

Którego abstrakcyjnego typu danych używa algorytm Dijkstry do wyboru następnego wierzchołka do przetworzenia?

  1. AKolejki FIFO
  2. BZbioru bez uporządkowania
  3. CStosu
  4. DKolejki priorytetowej typu min
12.Struktury danychTrudny

Tablica dynamiczna podwaja rozmiar, gdy jest pełna. Dlaczego wiele implementacji zmniejsza ją dopiero przy zapełnieniu w jednej czwartej, a nie w połowie?

  1. ABy utrzymać tablicę posortowaną
  2. BBy uniknąć wielokrotnej zmiany rozmiaru, gdy operacje push i pop przeplatają się w pobliżu granicy
  3. CBo zmniejszanie o połowę przy zapełnieniu w połowie spowodowałoby utratę elementów
  4. DBo alokator pamięci może zwalniać pamięć tylko w ćwiartkach bloku
13.Teoria grafówŚredni

Drzewo ma 3× wierzchołek stopnia 3, 2× wierzchołek stopnia 4, 2× wierzchołek stopnia 5, 3× wierzchołek stopnia 2, a wszystkie jego pozostałe wierzchołki są liśćmi (stopień 1). Ile liści L ma to drzewo?

3 × deg 32 × deg 42 × deg 53 × deg 2
L =
14.Teoria grafówTrudny
7131131413141110124ABCDEFG

Algorytm Dijkstry rusza z A. Kliknij wierzchołek zatwierdzony (uczyniony stałym) w rundzie 6; sam A to runda 1.

start: Arunda 6
  1. 1A
  2. 2B
  3. 3C
  4. 4D
  5. 5E
  6. 6F
  7. 7G
15.Bazy danych i SQLŚredni

Dlaczego tabela może mieć tylko jeden indeks klastrowy?

  1. AIndeksy klastrowe mogą być tylko na kluczu głównym
  2. BStandard SQL zabrania więcej niż jednego indeksu w tabeli
  3. CIndeksy klastrowe zużywają zbyt dużo pamięci
  4. DWiersze mogą być fizycznie przechowywane tylko w jednej kolejności
16.Bazy danych i SQLTrudny

Dwie transakcje odczytują stock = 10, każda odejmuje 1 i zapisuje wynik, co daje 9 zamiast 8. Jaka to anomalia?

  1. AUtracona aktualizacja (lost update)
  2. BBrudny odczyt
  3. CAnomalia usuwania
  4. DOdczyt fantomowy
17.Sieci komputeroweŚredni

Co charakteryzuje rozproszony atak odmowy usługi (DDoS)?

  1. AWiele przejętych maszyn zalewa cel ruchem
  2. BJeden atakujący zgaduje hasło użytkownika
  3. CAtakujący odczytuje nieszyfrowany ruch Wi-Fi z pobliskiego samochodu
  4. DWirus usuwa pliki na jednym komputerze
18.Sieci komputeroweTrudny

Połączenie TCP ma okno 64 KB i czas podróży w obie strony 100 ms, bez skalowania okna. Jaka jest jego przybliżona maksymalna przepływność?

  1. AOkoło 50 Mbit/s
  2. BOkoło 5 Mbit/s
  3. COkoło 640 Mbit/s
  4. DOkoło 0,5 Mbit/s
19.Podsieci IPv4Średni
/?11111111111111111111110000000000bity siecibity hosta

Dział potrzebuje 519 adresów hostów w jednej podsieci. Jaki jest najdłuższy prefiks p (najmniejsza podsieć), który wystarczy?

519 hosts
p =
20.Podsieci IPv4Trudny
ostatni oktet = 214112816403211608141201siećhost

Host ma adres 10.20.223.214/30. Jaki jest czwarty oktet x ostatniego użytecznego adresu hosta w jego podsieci?

10.20.223.214/30
x =

3Roztwory

1.Systemy liczbowe

Odpowiedź: U = 175

Pozycyjne systemy liczbowe: każda cyfra jest warta swoją wartość razy potęgę podstawy. W systemie dwójkowym pozycje są warte 1, 2, 4, 8, 16, …, w szesnastkowym 1, 16, 256, …, a A–F oznaczają 10–15. W 8-bitowym kodzie uzupełnień do dwóch skrajny lewy bit jest wart −128 zamiast +128; tak zapisuje się liczby ujemne.

Odwróć i dodaj jeden

81 = 0101 0001
odwrócone: 1010 1110
+1 → 1010 1111

Odczytaj bez znaku

1010 1111₂ = 256 − 81 = 175

Odpowiedź

U = 175
2.Systemy liczbowe

Odpowiedź: M = 768 KiB

Pozycyjne systemy liczbowe: każda cyfra jest warta swoją wartość razy potęgę podstawy. W systemie dwójkowym pozycje są warte 1, 2, 4, 8, 16, …, w szesnastkowym 1, 16, 256, …, a A–F oznaczają 10–15. W 8-bitowym kodzie uzupełnień do dwóch skrajny lewy bit jest wart −128 zamiast +128; tak zapisuje się liczby ujemne.

Bity i bajty

512·512·24 = 6291456 bit = 786432 B

Zamień na KiB

786432/1024 = 768 KiB

Odpowiedź

M = 768 KiB
3.Rachunek zdań i dowody

Odpowiedź: N = 1

Tablice prawdy: formuła z n różnymi zmiennymi ma 2ⁿ wierszy, po jednym dla każdej kombinacji wartości logicznych (1 = prawda, 0 = fałsz). Pracuj od wewnątrz na zewnątrz i każdej podformule daj osobną kolumnę. ¬a odwraca wartość; a ∧ b jest równe 1 tylko wtedy, gdy oba są równe 1; a ∨ b jest równe 0 tylko wtedy, gdy oba są równe 0; a → b jest równe 0 tylko wtedy, gdy a = 1 i b = 0; a ↔ b jest równe 1, gdy obie strony są równe.

Tablica prawdy wiersz po wierszu

a = 1, b = 1, c = 1: a ∧ c = 1, ¬c = 0, ¬c ↔ b = 0, (a ∧ c) ∧ (¬c ↔ b) = 0
a = 1, b = 1, c = 0: a ∧ c = 0, ¬c = 1, ¬c ↔ b = 1, (a ∧ c) ∧ (¬c ↔ b) = 0
a = 1, b = 0, c = 1: a ∧ c = 1, ¬c = 0, ¬c ↔ b = 1, (a ∧ c) ∧ (¬c ↔ b) = 1
a = 1, b = 0, c = 0: a ∧ c = 0, ¬c = 1, ¬c ↔ b = 0, (a ∧ c) ∧ (¬c ↔ b) = 0
a = 0, b = 1, c = 1: a ∧ c = 0, ¬c = 0, ¬c ↔ b = 0, (a ∧ c) ∧ (¬c ↔ b) = 0
a = 0, b = 1, c = 0: a ∧ c = 0, ¬c = 1, ¬c ↔ b = 1, (a ∧ c) ∧ (¬c ↔ b) = 0
a = 0, b = 0, c = 1: a ∧ c = 0, ¬c = 0, ¬c ↔ b = 1, (a ∧ c) ∧ (¬c ↔ b) = 0
a = 0, b = 0, c = 0: a ∧ c = 0, ¬c = 1, ¬c ↔ b = 0, (a ∧ c) ∧ (¬c ↔ b) = 0

Policz wiersze z wartością 1

(a ∧ c) ∧ (¬c ↔ b): 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0
N = 1

Odpowiedź

N = 1
4.Rachunek zdań i dowody

Odpowiedź: ∀x ¬F(x)

Kwantyfikatory i wnioskowania: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) oraz ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x). Przesuń negację do środka, zamień każdy kwantyfikator, który mija, i zaneguj formułę wewnętrzną prawami rachunku zdań, takimi jak ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b. Wnioskowanie jest poprawne, gdy wniosek jest równy 1 w każdym wierszu, w którym wszystkie przesłanki są równe 1. Pojedynczy wiersz z prawdziwymi przesłankami i fałszywym wnioskiem jest kontrprzykładem i pokazuje, że wnioskowanie jest niepoprawne.

Przesuń negację do środka

¬∃x F(x) ≡ ∀x ¬F(x)

Odpowiedź

∀x ¬F(x)

Pozostałe opcje albo zostawiają kwantyfikator bez zmian, albo zmieniają kolejność kwantyfikatorów, albo błędnie negują formułę wewnętrzną.

5.Logika cyfrowa: bramki, mapy Karnaugha i przerzutniki

Odpowiedź: N = 4

Mapy Karnaugha: komórki są ułożone w kodzie Graya (00, 01, 11, 10), więc sąsiednie komórki, także te przez brzegi, różnią się dokładnie jedną zmienną. Grupuj jedynki w prostokąty po 1, 2, 4, 8 lub 16 komórek, jak największe i jak najmniej, aż każda jedynka będzie pokryta. Każda grupa to jeden iloczyn: zmienne, które wewnątrz niej pozostają stałe. Grupa 2ᵏ komórek traci k zmiennych. Stany nieokreślone (X) można wykorzystać, by powiększyć grupy, ale nigdy nie trzeba ich pokrywać. Grupowanie zer daje minimalną postać POS.

ABCD000111100001111000010312040517161120131150141809111010

Zgrupuj jedynki

Każda grupa to prostokąt z 2ᵏ komórek; komórki na brzegu sąsiadują z komórkami na przeciwległym brzegu.

BCD
A′CD′
AC′D′
ACD

Minimalna postać SOP

F = BCD + A′CD′ + AC′D′ + ACD
N = 4

Odpowiedź

N = 4

Istnieje inne grupowanie tego samego rozmiaru; ma tę samą liczbę składników i literałów.

6.Logika cyfrowa: bramki, mapy Karnaugha i przerzutniki

Odpowiedź: N = 3

Mapy Karnaugha: komórki są ułożone w kodzie Graya (00, 01, 11, 10), więc sąsiednie komórki, także te przez brzegi, różnią się dokładnie jedną zmienną. Grupuj jedynki w prostokąty po 1, 2, 4, 8 lub 16 komórek, jak największe i jak najmniej, aż każda jedynka będzie pokryta. Każda grupa to jeden iloczyn: zmienne, które wewnątrz niej pozostają stałe. Grupa 2ᵏ komórek traci k zmiennych. Stany nieokreślone (X) można wykorzystać, by powiększyć grupy, ale nigdy nie trzeba ich pokrywać. Grupowanie zer daje minimalną postać POS.

Implikanty proste

Największe grupy, jakie można utworzyć z jedynek i X.

B′C′D, AD′, A′C′D, A′BD, AB′C′
ABCD00011110000111100011030204X51706112013015X1418X9011X10

Minimalne pokrycie

F = B′C′D + AD′ + A′BD
N = 3

Odpowiedź

N = 3

Istnieje inne grupowanie tego samego rozmiaru; ma tę samą liczbę składników i literałów.

7.Teoria liczb i arytmetyka modularna

Odpowiedź: x = 24

Elementy odwrotne i kongruencje: a ma element odwrotny modulo n dokładnie wtedy, gdy NWD(a, n) = 1. Rozszerzony algorytm Euklidesa zapisuje 1 = s·n + t·a, a wtedy a⁻¹ ≡ t (mod n). Kongruencja a·x ≡ b (mod n) przy NWD(a, n) = 1 ma rozwiązanie x ≡ a⁻¹·b. Dwie kongruencje x ≡ r₁ (mod m₁) i x ≡ r₂ (mod m₂) o względnie pierwszych modułach mają jedno rozwiązanie modulo m₁·m₂ (chińskie twierdzenie o resztach). Funkcja φ(n) Eulera zlicza liczby od 1 do n względnie pierwsze z n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p).

Element odwrotny do 20

r = 43, t = 0
r = 20, q = 2, t = 1
r = 3, q = 6, t = −2
r = 2, q = 1, t = 13
r = 1, q = 2, t = −15
20−1 ≡ 28 (mod 43)

Rozwiąż

x ≡ 28·7 = 196 ≡ 24 (mod 43)
sprawdzenie: 20·24 = 480 ≡ 7 (mod 43)

Odpowiedź

x = 24
8.Teoria liczb i arytmetyka modularna

Odpowiedź: 3065151 mod 17 = 4

Potęgi modularne i RSA: oblicz aᵏ mod n przez wielokrotne podnoszenie do kwadratu: zapisz k binarnie, podnoś do kwadratu, redukuj po każdym kroku i mnóż potęgi, których bit jest równy 1. Fermat: aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) dla liczby pierwszej p niedzielącej a, więc wykładnik można redukować modulo p − 1. RSA: wybierz liczby pierwsze p i q, n = p·q i φ(n) = (p − 1)(q − 1); wykładnik publiczny e jest względnie pierwszy z φ(n), a wykładnik prywatny to d = e⁻¹ mod φ(n). Szyfruj wzorem c = mᵉ mod n, a odszyfrowuj wzorem m = cᵈ mod n.

Zredukuj wykładnik

65151 mod 16 = 15
3065151 ≡ 3015 (mod 17)

Mała potęga

3015 mod 17 = 4

Odpowiedź

3065151 mod 17 = 4
9.Algorytmy i złożoność

Odpowiedź: D · Sortowanie przez scalanie

Dlaczego to jest odpowiedź

Sortowanie przez scalanie jest stabilne, jeśli przy remisach scalanie bierze najpierw element z lewej połowy. Quicksort w miejscu, sortowanie przez kopcowanie i sortowanie przez wybieranie zwykle nie są stabilne.

Odpowiedź

D · Sortowanie przez scalanie
10.Algorytmy i złożoność

Odpowiedź: A · Żaden algorytm nie może rozstrzygnąć dla każdego programu i danych wejściowych, czy program się zatrzyma

Dlaczego to jest odpowiedź

Turing wykazał, że problem stopu jest nierozstrzygalny: założenie, że istnieje rozstrzygający go algorytm, prowadzi do sprzeczności z programem, który robi coś przeciwnego.

Odpowiedź

A · Żaden algorytm nie może rozstrzygnąć dla każdego programu i danych wejściowych, czy program się zatrzyma
11.Struktury danych

Odpowiedź: D · Kolejki priorytetowej typu min

Dlaczego to jest odpowiedź

Kolejka priorytetowa typu min, zwykle kopiec binarny, wydajnie zwraca nieodwiedzony wierzchołek o najmniejszej odległości.

Odpowiedź

D · Kolejki priorytetowej typu min
12.Struktury danych

Odpowiedź: B · By uniknąć wielokrotnej zmiany rozmiaru, gdy operacje push i pop przeplatają się w pobliżu granicy

Dlaczego to jest odpowiedź

Zmniejszanie przy połowie mogłoby w takim ciągu wywoływać zmianę rozmiaru przy każdej operacji; odstęp między 1/4 a pełną tablicą utrzymuje koszt zamortyzowany O(1).

Odpowiedź

B · By uniknąć wielokrotnej zmiany rozmiaru, gdy operacje push i pop przeplatają się w pobliżu granicy
13.Teoria grafów

Odpowiedź: L = 15

Euler, Hamilton i drzewa: graf spójny ma cykl Eulera (każda krawędź raz, powrót do startu), gdy każdy wierzchołek ma stopień parzysty, oraz ścieżkę Eulera, która nie jest cyklem, gdy dokładnie dwa wierzchołki mają stopień nieparzysty; ścieżka biegnie wtedy od jednego wierzchołka nieparzystego do drugiego. Cykl Hamiltona odwiedza każdy wierzchołek raz; Kn ma ich (n − 1)!/2. Drzewo o n wierzchołkach ma n − 1 krawędzi, a graf spójny o m krawędziach zachowuje drzewo rozpinające po usunięciu m − n + 1 krawędzi.

Lemat o uściskach dłoni dla drzewa

L + 33 = 2(L + 10) − 2
L = 15

Odpowiedź

L = 15

Skrót: L = 2 + Σ (d − 2) po wierzchołkach o stopniu d ≥ 3.

14.Teoria grafów

Odpowiedź: E

Najkrótsze ścieżki i drzewa rozpinające: algorytm Dijkstry zatwierdza jeden wierzchołek na rundę: niezatwierdzony wierzchołek o najmniejszej tymczasowej odległości. Jego odległość jest wtedy ostateczna, a każdy sąsiad v dostaje d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)). Algorytm Kruskala buduje minimalne drzewo rozpinające, biorąc krawędzie od lekkich do ciężkich i pomijając każdą, która zamknęłaby cykl; algorytm Prima rozbudowuje jedno drzewo od wierzchołka startowego, zawsze dodając najlżejszą krawędź wychodzącą z niego. Drzewo rozpinające o n wierzchołkach ma n − 1 krawędzi.

Algorytm Dijkstry runda po rundzie

1. A (0): B: 7, C: 13
2. B (7): C: 8, D: 20, G: 17
3. C (8): E: 22
4. G (17)
5. D (20): F: 34
6. E (22): F: 33
7. F (33)

runda 6

E

Odpowiedź

E
15.Bazy danych i SQL

Odpowiedź: D · Wiersze mogą być fizycznie przechowywane tylko w jednej kolejności

Dlaczego to jest odpowiedź

Indeks klastrowy porządkuje dane tabeli według swojego klucza, a dane mogą być przechowywane tylko w jednej kolejności; pozostałe indeksy są nieklastrowe.

Odpowiedź

D · Wiersze mogą być fizycznie przechowywane tylko w jednej kolejności
16.Bazy danych i SQL

Odpowiedź: A · Utracona aktualizacja (lost update)

Dlaczego to jest odpowiedź

Przy utraconej aktualizacji obie transakcje pracują na tej samej starej wartości, a drugi zapis wymazuje pierwszy; zapobiegają temu blokady (SELECT ... FOR UPDATE) lub aktualizacje atomowe.

Odpowiedź

A · Utracona aktualizacja (lost update)
17.Sieci komputerowe

Odpowiedź: A · Wiele przejętych maszyn zalewa cel ruchem

Dlaczego to jest odpowiedź

W ataku DDoS wiele źródeł przeciąża serwer lub łącze, tak że prawowici użytkownicy nie mogą zostać obsłużeni. Duża liczba źródeł utrudnia proste blokowanie.

Odpowiedź

A · Wiele przejętych maszyn zalewa cel ruchem
18.Sieci komputerowe

Odpowiedź: B · Około 5 Mbit/s

Dlaczego to jest odpowiedź

Przepływność ≤ okno / RTT = 65,536 × 8 bitów / 0,1 s ≈ 5,2 Mbit/s, niezależnie od szybkości łącza.

Odpowiedź

B · Około 5 Mbit/s
19.Podsieci IPv4

Odpowiedź: p = 22

Podsieci IPv4: adres ma 32 bity. Prefiks /p mówi, ile początkowych bitów wskazuje sieć; pozostałe 32 − p bitów numeruje hosty. Podsieć ma 2³²⁻ᵖ adresów, ale pierwszego (adres sieci) i ostatniego (adres rozgłoszeniowy) nie można przydzielić hostom, więc mieści się 2³²⁻ᵖ − 2 hostów. Wyjątki: /31 (łącze punkt-punkt, RFC 3021) wykorzystuje oba swoje 2 adresy dla hostów, a /32 to jeden adres (pojedynczy host lub loopback).

Potrzebne bity hosta

29 − 2 = 510 < 519
210 − 2 = 1022 ≥ 519 → h = 10

Długość prefiksu

p = 32 − 10 = 22

Odpowiedź

p = /22
20.Podsieci IPv4

Odpowiedź: x = 214

Podsieci IPv4: adres ma 32 bity. Prefiks /p mówi, ile początkowych bitów wskazuje sieć; pozostałe 32 − p bitów numeruje hosty. Podsieć ma 2³²⁻ᵖ adresów, ale pierwszego (adres sieci) i ostatniego (adres rozgłoszeniowy) nie można przydzielić hostom, więc mieści się 2³²⁻ᵖ − 2 hostów. Wyjątki: /31 (łącze punkt-punkt, RFC 3021) wykorzystuje oba swoje 2 adresy dla hostów, a /32 to jeden adres (pojedynczy host lub loopback).

Rozmiar bloku

22 = 4

Podsieć tego hosta

sieć: ⌊214/4⌋·4 = 212
rozgłoszeniowy: 212 + 4 − 1 = 215
użyteczne hosty: 213 … 214

Odpowiedź

x = 214

ExamProblems · examproblems.com/courses/computer-science-fundamentals