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 U20−12806403201608040201

Ustaw bity tak, aby zapisywały −113 w 8-bitowym kodzie uzupełnień do dwóch. Jaka jest wartość wzorca U odczytanego jako liczba bez znaku?

N = −1138 bit
U =
2.Systemy liczboweTrudny
2487 kodów, b = ? bitów?2ᵇ⁻¹…?4?2?1

System musi nadać każdemu z 2487 elementów własny kod dwójkowy tej samej długości. Ile co najmniej bitów b potrzeba?

2487
b = bit
3.Rachunek zdań i dowodyŚredni
pqr¬p¬p ↔ r((q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q)) → (¬p ↔ r)111?110?101?100?011?010?001?000?

W ilu z 8 wierszy tablicy prawdy ((q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q)) → (¬p ↔ r) jest prawdziwe? Nazwij tę liczbę N.

((q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q)) → (¬p ↔ r)
N =
4.Rachunek zdań i dowodyTrudny
qrq → rrq11100100

Wnioskowanie z przesłankami q → r; r i wnioskiem q jest niepoprawne. Kliknij wiersz tablicy prawdy, który jest kontrprzykładem.

q → rr∴ q
  1. 1q = 1, r = 1
  2. 2q = 1, r = 0
  3. 3q = 0, r = 1
  4. 4q = 0, r = 0
5.Logika cyfrowa: bramki, mapy Karnaugha i przerzutnikiŚredni
ABCD00011110000111101111111

Na tej mapie Karnaugha dokładnie jedna jedynka nie ma sąsiedniej jedynki, więc w minimalnej postaci SOP pozostaje grupą jednej komórki (pełnym mintermem o czterech literałach). Sąsiedztwo przez brzegi mapy się liczy. Kliknij tę komórkę.

F = Σm(0, 1, 4, 5, 8, 11, 12)
  1. 1AB = 00, CD = 00
  2. 2AB = 00, CD = 01
  3. 3AB = 00, CD = 11
  4. 4AB = 00, CD = 10
  5. 5AB = 01, CD = 00
  6. 6AB = 01, CD = 01
  7. 7AB = 01, CD = 11
  8. 8AB = 01, CD = 10
  9. 9AB = 11, CD = 00
  10. 10AB = 11, CD = 01
  11. 11AB = 11, CD = 11
  12. 12AB = 11, CD = 10
  13. 13AB = 10, CD = 00
  14. 14AB = 10, CD = 01
  15. 15AB = 10, CD = 11
  16. 16AB = 10, CD = 10
6.Logika cyfrowa: bramki, mapy Karnaugha i przerzutnikiTrudny
ABCD0001111000011110X001031214051716112013115X141819111010

Znajdź minimalną postać SOP funkcji F(A, B, C, D) = Σm(2, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 15) + d(0, 14), gdzie d oznacza stany nieokreślone. Ile iloczynów N ona zawiera?

F(A, B, C, D) = Σm(2, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 15) + d(0, 14)
N =
7.Teoria liczb i arytmetyka modularnaŚredni

Znajdź element odwrotny do 15 modulo 37: liczbę x, dla której 0 < x < 37 oraz 15·x ≡ 1 (mod 37).

a = 15n = 37
15−1 mod 37 =
8.Teoria liczb i arytmetyka modularnaTrudny

Rozwiąż 24x ≡ 36 (mod 82). Podaj najmniejsze dodatnie rozwiązanie x.

24x ≡ 36 (mod 82)
x =
9.Algorytmy i złożonośćŚredni

Przeszukiwanie wszerz w grafie nieważonym znajduje:

  1. APorządek topologiczny w dowolnym grafie
  2. BMinimalne drzewo rozpinające
  3. CNajkrótsze ścieżki (w liczbie krawędzi) od wierzchołka startowego
  4. DNajkrótsze ścieżki w grafach zawierających ujemne wagi krawędzi
10.Algorytmy i złożonośćTrudny

Jakie dwie rzeczy trzeba wykazać, aby udowodnić, że problem decyzyjny X jest NP-zupełny?

  1. AX należy do NP, a znany problem NP-zupełny redukuje się do X w czasie wielomianowym
  2. BX nie ma algorytmu wielomianowego, a X jest rozstrzygalny
  3. CX redukuje się do problemu z P, a X należy do NP
  4. DX należy do P, a X redukuje się do SAT
11.Struktury danychŚredni

Drzewo binarne ma korzeń 1 z lewym dzieckiem 2 i prawym dzieckiem 3; węzeł 2 ma dzieci 4 (lewe) i 5 (prawe). Jaki jest wynik przejścia postorder?

  1. A5 4 3 2 1
  2. B4 5 2 3 1
  3. C4 2 5 1 3
  4. D1 2 4 5 3
12.Struktury danychTrudny

Dlaczego ze standardowego filtru Blooma nie można po prostu usuwać elementów przez zerowanie ich bitów?

  1. AFiltry Blooma przechowują całe elementy, których po zahaszowaniu nie da się ponownie zlokalizować
  2. BUsuwanie zwiększyłoby odsetek wyników fałszywie pozytywnych do 100%
  3. CBitów w filtrze Blooma nie można zmieniać po jego utworzeniu
  4. DTe bity mogą należeć także do innych elementów, co spowodowałoby wyniki fałszywie negatywne
13.Teoria grafówŚredni
ABCDECykl EuleraŚcieżka Eulera, bez cykluani jedno, ani drugie

Czy graf spójny ma cykl Eulera, ścieżkę Eulera, która nie jest cyklem, czy żadne z nich? Kliknij odpowiedź.

|V| = 5|E| = 6
  1. 1Cykl Eulera
  2. 2Ścieżka Eulera, bez cyklu
  3. 3ani jedno, ani drugie
14.Teoria grafówTrudny
4816121332010115ABCDEFG

Znajdź łączną wagę W minimalnego drzewa rozpinającego grafu ważonego.

|V| = 7|E| = 10
W =
15.Bazy danych i SQLŚredni

Które zapytanie zwraca najwyższą pensję w każdym dziale?

  1. ASELECT dept, salary FROM emp WHERE salary = MAX(salary)
  2. BSELECT dept, MAX(salary) FROM emp GROUP BY dept
  3. CSELECT MAX(dept), salary FROM emp GROUP BY salary
  4. DSELECT dept, MAX(salary) FROM emp ORDER BY dept
16.Bazy danych i SQLTrudny

Czym jest indeks pokrywający (covering index) dla zapytania?

  1. AIndeksem zawierającym wszystkie kolumny potrzebne zapytaniu, dzięki czemu nie trzeba czytać samej tabeli
  2. BIndeksem wyłącznie na kluczu głównym
  3. CIndeksem obejmującym każdą kolumnę każdej tabeli
  4. DIndeksem przebudowywanym co noc
17.Sieci komputeroweŚredni

Ile użytecznych adresów hostów ma sieć IPv4 /24?

  1. A255
  2. B256
  3. C252
  4. D254
18.Sieci komputeroweTrudny

Atakujący w sieci LAN wysyła sfałszowane odpowiedzi ARP podające się za adres IP bramy. Jaki jest prawdopodobny skutek?

  1. AOfiary wysyłają ruch przeznaczony dla bramy do atakującego, co umożliwia atak man-in-the-middle
  2. BPrzełącznik wyłącza wszystkie swoje porty
  3. CAdres IP bramy zostaje trwale zmieniony na adres atakującego na każdym routerze
  4. DWszystkie zapytania DNS w internecie kończą się błędem
19.Podsieci IPv4Średni
/?11111111111111111111110000000000bity siecibity hosta

Dział potrzebuje 743 adresów hostów w jednej podsieci. Jaki jest najdłuższy prefiks p (najmniejsza podsieć), który wystarczy?

743 hosts
p =
20.Podsieci IPv4Trudny
trzeci oktet = 71012816403201608141211siećhost

Host ma adres 172.20.71.35/21. Jaki jest trzeci oktet x adresu rozgłoszeniowego jego podsieci?

172.20.71.35/21
x =

3Roztwory

1.Systemy liczbowe

Odpowiedź: U = 143

Ustawianie bitów: każdy bit ma wartość będącą potęgą dwójki (128, 64, …, 1). Jedna cyfra szesnastkowa to dokładnie cztery bity, a w 8-bitowym kodzie uzupełnień do dwóch skrajny lewy bit ma wartość −128. Operacje bitowe działają osobno na każdej pozycji bitu.

Odwróć i dodaj jeden

113 = 0111 0001
odwrócone: 1000 1110
+1 → 1000 1111

Odczytaj bez znaku

1000 1111₂ = 256 − 113 = 143

Odpowiedź

U = 143
2.Systemy liczbowe

Odpowiedź: b = 12 bit

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.

Potęgi dwójki

211 = 2048 < 2487
212 = 4096 ≥ 2487

Odpowiedź

b = 12
3.Rachunek zdań i dowody

Odpowiedź: N = 6

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

p = 1, q = 1, r = 1: q ∧ p = 1, ¬r = 0, ¬r ∧ q = 0, (q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q) = 1, ¬p = 0, ¬p ↔ r = 0, ((q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q)) → (¬p ↔ r) = 0
p = 1, q = 1, r = 0: q ∧ p = 1, ¬r = 1, ¬r ∧ q = 1, (q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q) = 1, ¬p = 0, ¬p ↔ r = 1, ((q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q)) → (¬p ↔ r) = 1
p = 1, q = 0, r = 1: q ∧ p = 0, ¬r = 0, ¬r ∧ q = 0, (q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q) = 0, ¬p = 0, ¬p ↔ r = 0, ((q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q)) → (¬p ↔ r) = 1
p = 1, q = 0, r = 0: q ∧ p = 0, ¬r = 1, ¬r ∧ q = 0, (q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q) = 0, ¬p = 0, ¬p ↔ r = 1, ((q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q)) → (¬p ↔ r) = 1
p = 0, q = 1, r = 1: q ∧ p = 0, ¬r = 0, ¬r ∧ q = 0, (q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q) = 0, ¬p = 1, ¬p ↔ r = 1, ((q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q)) → (¬p ↔ r) = 1
p = 0, q = 1, r = 0: q ∧ p = 0, ¬r = 1, ¬r ∧ q = 1, (q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q) = 1, ¬p = 1, ¬p ↔ r = 0, ((q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q)) → (¬p ↔ r) = 0
p = 0, q = 0, r = 1: q ∧ p = 0, ¬r = 0, ¬r ∧ q = 0, (q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q) = 0, ¬p = 1, ¬p ↔ r = 1, ((q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q)) → (¬p ↔ r) = 1
p = 0, q = 0, r = 0: q ∧ p = 0, ¬r = 1, ¬r ∧ q = 0, (q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q) = 0, ¬p = 1, ¬p ↔ r = 0, ((q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q)) → (¬p ↔ r) = 1

Policz wiersze z wartością 1

((q ∧ p) ∨ (¬r ∧ q)) → (¬p ↔ r): 0, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 1
N = 6

Odpowiedź

N = 6
4.Rachunek zdań i dowody

Odpowiedź: q = 0, r = 1

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.

Przesłanki i wniosek wiersz po wierszu

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

Kontrprzykład

q = 0, r = 1

Odpowiedź

q = 0, r = 1

Wnioskowanie o tej postaci wygląda jak poprawna reguła, ale jeden wiersz wystarczy, by pokazać, że nią nie jest.

5.Logika cyfrowa: bramki, mapy Karnaugha i przerzutniki

Odpowiedź: AB = 10, CD = 11

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.

Sąsiedzi każdej jedynki

Jedynka z sąsiednią jedynką może dołączyć do grupy dwóch lub więcej.

m11: m10, m9, m15, m3 → 0
ABCD00011110000111101111111

Izolowana jedynka

m11 = AB′CD → AB = 10, CD = 11

Odpowiedź

AB = 10, CD = 11
6.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.

Implikanty proste

Największe grupy, jakie można utworzyć z jedynek i X.

C′D′, BD′, BC, A′D′, ACD, AB′D, AB′C′
ABCD0001111000011110X001031214051716112013115X141819111010

Minimalne pokrycie

F = C′D′ + BC + A′D′ + AB′D
N = 4

Odpowiedź

N = 4
7.Teoria liczb i arytmetyka modularna

Odpowiedź: 15−1 mod 37 = 5

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).

Rozszerzony algorytm Euklidesa

Każdą resztę r zapisujemy jako r ≡ t·15 (mod 37).

r = 37, t = 0
r = 15, q = 2, t = 1
r = 7, q = 2, t = −2
r = 1, q = 7, t = 5

Odwrotność

1 ≡ 5·15 (mod 37)
x = 5
sprawdzenie: 15·5 = 75 = 2·37 + 1

Odpowiedź

15−1 mod 37 = 5
8.Teoria liczb i arytmetyka modularna

Odpowiedź: x = 22

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).

Podziel przez NWD

gcd(24, 82) = 2
12x ≡ 18 (mod 41)

Rozwiąż skróconą kongruencję

12−1 ≡ 24 (mod 41) → x ≡ 22 (mod 41)

Rozwiązania modulo 82

x ∈ {22, 63}
x = 22

Odpowiedź

x = 22
9.Algorytmy i złożoność

Odpowiedź: C · Najkrótsze ścieżki (w liczbie krawędzi) od wierzchołka startowego

Dlaczego to jest odpowiedź

BFS odwiedza wierzchołki w kolejności odległości (w krawędziach) od źródła, więc znajduje najkrótsze ścieżki w grafie nieważonym w czasie O(V + E).

Odpowiedź

C · Najkrótsze ścieżki (w liczbie krawędzi) od wierzchołka startowego
10.Algorytmy i złożoność

Odpowiedź: A · X należy do NP, a znany problem NP-zupełny redukuje się do X w czasie wielomianowym

Dlaczego to jest odpowiedź

Przynależność do NP pokazuje, że X nie jest trudniejszy niż NP; redukcja ze znanego problemu NP-zupełnego pokazuje, że X jest co najmniej tak trudny jak cała klasa NP.

Odpowiedź

A · X należy do NP, a znany problem NP-zupełny redukuje się do X w czasie wielomianowym
11.Struktury danych

Odpowiedź: B · 4 5 2 3 1

Dlaczego to jest odpowiedź

Postorder przetwarza 4 i 5 przed 2, potem 3, a na końcu korzeń 1.

Odpowiedź

B · 4 5 2 3 1
12.Struktury danych

Odpowiedź: D · Te bity mogą należeć także do innych elementów, co spowodowałoby wyniki fałszywie negatywne

Dlaczego to jest odpowiedź

Wyzerowanie wspólnego bitu sprawiłoby, że inny element wyglądałby na nieobecny; zliczające filtry Blooma przechowują liczniki zamiast bitów, by umożliwić usuwanie.

Odpowiedź

D · Te bity mogą należeć także do innych elementów, co spowodowałoby wyniki fałszywie negatywne
13.Teoria grafów

Odpowiedź: Cykl Eulera

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.

Stopnie

deg(A) = 2, deg(B) = 4, deg(C) = 2, deg(D) = 2, deg(E) = 2

Wierzchołki nieparzyste

0
Cykl Eulera

Odpowiedź

Cykl Eulera
14.Teoria grafów

Odpowiedź: W = 39

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 Kruskala

GD (1): weź
DF (3): weź
AB (4): weź
AC (8): weź
GC (10): weź
BD (12): pomiń, zamyka cykl
CE (13): weź

Łączna waga

W = 1 + 3 + 4 + 8 + 10 + 13 = 39

Odpowiedź

W = 39
15.Bazy danych i SQL

Odpowiedź: B · SELECT dept, MAX(salary) FROM emp GROUP BY dept

Dlaczego to jest odpowiedź

GROUP BY dept tworzy grupę dla każdego działu, a MAX(salary) wybiera najwyższą wartość w każdej z nich.

Odpowiedź

B · SELECT dept, MAX(salary) FROM emp GROUP BY dept
16.Bazy danych i SQL

Odpowiedź: A · Indeksem zawierającym wszystkie kolumny potrzebne zapytaniu, dzięki czemu nie trzeba czytać samej tabeli

Dlaczego to jest odpowiedź

Jeśli wszystkie użyte kolumny są w indeksie, DBMS może wykonać skanowanie samego indeksu (index-only scan) i pominąć pobieranie wierszy tabeli, co oszczędza operacje we/wy.

Odpowiedź

A · Indeksem zawierającym wszystkie kolumny potrzebne zapytaniu, dzięki czemu nie trzeba czytać samej tabeli
17.Sieci komputerowe

Odpowiedź: D · 254

Dlaczego to jest odpowiedź

Sieć /24 ma 8 bitów hosta, więc 2⁸ = 256 adresów. Adres sieci i adres rozgłoszeniowy są zarezerwowane, co pozostawia 254 dla hostów.

Odpowiedź

D · 254
18.Sieci komputerowe

Odpowiedź: A · Ofiary wysyłają ruch przeznaczony dla bramy do atakującego, co umożliwia atak man-in-the-middle

Dlaczego to jest odpowiedź

ARP spoofing zatruwa pamięć podręczną ARP hostów, przypisując adresowi IP bramy adres MAC atakującego. Atakujący może wtedy odczytywać, zmieniać lub odrzucać ruch; zapobiegać temu pomaga dynamiczna inspekcja ARP.

Odpowiedź

A · Ofiary wysyłają ruch przeznaczony dla bramy do atakującego, co umożliwia atak man-in-the-middle
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 < 743
210 − 2 = 1022 ≥ 743 → h = 10

Długość prefiksu

p = 32 − 10 = 22

Odpowiedź

p = /22
20.Podsieci IPv4

Odpowiedź: x = 71

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).

Rozmiar bloku w trzecim oktecie

23 = 8

Podsieć tego hosta

sieć: 172.20.64.0
rozgłoszeniowy: 172.20.71.255

Odpowiedź

x = 71

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