Conte as variáveis diferentes: a tabela-verdade tem 2ⁿ linhas, começando com todas elas iguais a 1.
Dê a cada subfórmula a sua própria coluna e preencha as colunas de dentro para fora.
Aplique a regra de cada conectivo: → só é 0 para 1 → 0, ↔ vale 1 quando os dois lados coincidem.
Para equivalências, compare as colunas finais linha a linha; para um argumento, olhe apenas as linhas em que todas as premissas valem 1.
Para negar uma afirmação quantificada, mova ¬ para dentro, troque ∀ e ∃ e negue a fórmula interna.
Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Portas básicas
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
Regras booleanas
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
De Morgan
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
Ordem do mapa de Karnaugh
00, 01, 11, 10 (Gray code)
Grupo de 2ᵏ células
perde k variáveis
Multiplexador 4-para-1
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
Flip-flops
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
Contadores
n bits: 2ⁿ estados; mod-N: menor n com 2ⁿ ≥ N; fout = fclk/N
Contador assíncrono (ripple)
fmax = 1/(n·tpd)
Contadores em anel e Johnson
n e 2n estados
Método
Para um circuito, trabalhe das entradas até a saída, uma porta de cada vez, e escreva o valor em cada fio, ou escreva a sua expressão e preencha a tabela-verdade.
Para simplificar, coloque os 1s (e as condições irrelevantes como X) num mapa de Karnaugh com linhas e colunas em código Gray: 00, 01, 11, 10.
Cubra os 1s com o menor número possível de grupos, os maiores possíveis, de 1, 2, 4, 8 ou 16 células, dando a volta pelas bordas; cada grupo é um termo produto formado pelas variáveis que permanecem constantes. Agrupe os 0s para a forma POS.
Para flip-flops e contadores, leia as entradas em cada borda ativa do clock, escreva o estado após cada borda e lembre-se de que um contador de n bits dá a volta após 2ⁿ estados.
Teoria dos números e aritmética modular
Divisão com resto
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
Euclides
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
Mínimo múltiplo comum
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
Inversa
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
Congruência linear
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
Função totiente de Euler
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
Método
Reduza antes todos os números módulo n; os restos ficam entre 0 e n − 1.
Para um mdc, divida repetidamente com o algoritmo de Euclides; o último resto não nulo é o mdc.
Para um inverso, execute o algoritmo estendido e guarde o coeficiente de a; some n se ele for negativo.
Resolva a·x ≡ b multiplicando por a⁻¹; combine duas congruências escrevendo x = r₁ + m₁k.
Para potências, escreva o expoente em binário e eleve ao quadrado repetidamente; no RSA, d = e⁻¹ mod φ(n) com φ(n) = (p − 1)(q − 1).
Teoria dos grafos
Lema do aperto de mãos
Σ deg(v) = 2|E|
Grafos completos
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Grafo regular
|E| = n·k/2
Árvore e floresta
|E| = n − 1, |E| = n − c
Folhas de uma árvore
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Euler
circuito: todos os graus pares; caminho: exatamente 2 graus ímpares
Circuitos hamiltonianos em Kn
(n − 1)!/2
Atualização de Dijkstra
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
Passeios de comprimento L
(Mᴸ)ij
Método
Anote o grau de cada vértice; a soma dos graus é igual ao dobro do número de arestas.
Em questões de Euler, verifique se o grafo é conexo e conte os vértices de grau ímpar.
Para árvores, use n − 1 arestas e o lema do aperto de mãos.
Em Dijkstra, mantenha uma tabela de distâncias provisórias e fixe a cada rodada o vértice não fixado de menor distância.
Para uma árvore geradora mínima, ordene as arestas por peso e pule toda aresta que feche um ciclo (Kruskal), ou faça crescer uma árvore a partir de um vértice inicial (Prim).
Sub-redes IPv4
Hosts por sub-rede
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
Tamanho do bloco
256 − (mask octet)
Endereço de rede
IP AND máscara
Endereço de broadcast
IP OR (NOT máscara): todos os bits de host a 1
Sub-redes com n bits emprestados
2n
2Exercícios
1.Sistemas de numeraçãoMédia
Defina os bits para armazenar −42 em complemento de dois de 8 bits. Lido como um número sem sinal, qual é o valor U do padrão?
N = −428 bit
U =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Um sistema tem de dar a cada um de 3562 elementos um código binário próprio, todos com o mesmo comprimento. Qual é o menor número de bits b necessário?
3562
b = bit
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Em quantas das 8 linhas da sua tabela-verdade (¬p → q) → ((r ∧ p) ∧ q) é verdadeira? Chame esse número de N.
(¬p → q) → ((r ∧ p) ∧ q)
N =
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
Qual afirmação é equivalente a ¬∀x ∀y (R(x, y) → R(y, x)), com a negação movida totalmente para dentro? Clique nela.
¬∀x ∀y (R(x, y) → R(y, x))
1∃x ∃y (R(x, y) → ¬R(y, x))
2∀x ∀y (R(x, y) ∧ ¬R(y, x))
3∃x ∃y (¬R(x, y) ∧ ¬R(y, x))
4∃x ∃y (R(x, y) ∧ ¬R(y, x))
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsMédia
Use o mapa de Karnaugh para encontrar a forma mínima em produto de somas (POS) de F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12). Quantos termos soma (fatores) N ela tem?
F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12)
N =
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsDifícil
Um flip-flop JK acionado na borda de subida começa com Q = 0 e recebe as entradas mostradas em 6 bordas de subida do clock. Quantas vezes N Q muda de estado?
Q₀ = 0JK
N =
7.Teoria dos números e aritmética modularMédia
Encontre o inverso de 85 módulo 91: o número x com 0 < x < 91 e 85·x ≡ 1 (mod 91).
a = 85n = 91
85−1 mod 91 =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Uma chave RSA usa p = 13, q = 37 e e = 7. Decifre o texto cifrado c = 348: encontre a mensagem m.
p = 13q = 37e = 7c = 348
m =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
A complexidade de tempo do Fibonacci recursivo ingênuo (fib(n) = fib(n−1) + fib(n−2)) é:
ALogarítmica
BExponencial
CLinear
DConstante
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
Qual afirmação sobre selecionar o k-ésimo menor elemento de um array não ordenado está correta?
AA seleção sempre exige Ω(n log n), porque requer ordenação
BO quickselect roda em O(n) esperado, e a mediana das medianas garante O(n) no pior caso
CO quickselect roda em O(log n) no pior caso, porque faz recursão em apenas um lado do pivô
DA seleção só é possível em O(n²)
11.Estruturas de dadosMédia
Em uma fila circular armazenada em um array de capacidade n, como se calcula a posição seguinte ao índice i?
A(i − 1) mod n
B(i + 1) mod n
Ci + 1
D2i + 1
12.Estruturas de dadosDifícil
Uma árvore de Fenwick (binary indexed tree) sobre um array de n números permite quais operações em O(log n)?
AConsultas de soma de prefixo e atualizações de um único elemento
BOrdenar o array e fazer busca binária
CInserir elementos em qualquer posição
DEncontrar a mediana em O(1)
13.Teoria dos grafosMédia
O grafo conexo tem um circuito euleriano, um caminho euleriano que não é circuito, ou nenhum dos dois? Clique na sua resposta.
|V| = 7|E| = 12
1Circuito euleriano
2Caminho euleriano, sem circuito
3nenhuma das duas
14.Teoria dos grafosDifícil
Use o algoritmo de Dijkstra para encontrar o comprimento d(G) do caminho mais curto de A até G no grafo ponderado.
início: Afim: G
d(G) =
15.Bases de dados e SQLMédia
O que é uma leitura suja (dirty read)?
ALer dados de um disco corrompido
BLer dados gravados por outra transação que ainda não foi confirmada
CLer a mesma linha duas vezes e obter o mesmo valor
DLer dados sem cláusula WHERE
16.Bases de dados e SQLDifícil
Dois médicos de plantão verificam, cada um, que o outro ainda está de plantão e depois os dois saem do plantão ao mesmo tempo. Que anomalia o isolamento por snapshot ainda pode permitir aqui?
ALeitura suja
BLeitura não repetível dentro de uma transação
CWrite skew
DGravação suja
17.Redes de computadoresMédia
Qual prefixo único sumariza 192.168.0.0/24 e 192.168.1.0/24?
A192.168.0.0/23
B192.168.0.0/25
C192.168.1.0/23
D192.168.0.0/22
18.Redes de computadoresDifícil
O que a troca de chaves Diffie-Hellman alcança por si só, e qual é sua fraqueza?
ACombina um segredo compartilhado por um canal público, mas sozinha fica exposta a um man-in-the-middle
BAssina certificados para sites, mas só funciona com chaves curtas
CAutentica os dois usuários com senhas, mas precisa de um servidor central
DCriptografa diretamente grandes volumes de dados por um canal público, mas é lenta demais para arquivos grandes e vídeo
19.Sub-redes IPv4Média
Uma sub-rede usa a máscara 255.255.255.240. Quantos endereços de host utilizáveis H ela tem?
255.255.255.240
H =
20.Sub-redes IPv4Difícil
Um host tem o endereço 10.20.135.125/29. Qual é o quarto octeto x do último endereço de host utilizável da sua sub-rede?
10.20.135.125/29
x =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: U = 214
Definir bits: cada bit vale uma potência de dois (128, 64, …, 1). Um dígito hexadecimal são exatamente quatro bits, e em complemento de dois de 8 bits o bit mais à esquerda vale −128. As operações bit a bit atuam em cada posição de bit separadamente.
Inverter e somar um
42 = 0010 1010
invertido: 1101 0101
+1 → 1101 0110
Ler sem sinal
1101 0110₂ = 256 − 42 = 214
Resposta
U = 214
2.Sistemas de numeração
Resposta: b = 12 bit
Sistemas de numeração posicionais: cada algarismo vale o seu valor vezes uma potência da base. Em binário as posições valem 1, 2, 4, 8, 16, …; em hexadecimal 1, 16, 256, …, com A–F para 10–15. No complemento para dois de 8 bits, o bit da esquerda vale −128 em vez de +128; é assim que se guardam os números negativos.
Potências de dois
211 = 2048 < 3562
212 = 4096 ≥ 3562
Resposta
b = 12
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: N = 3
Tabelas-verdade: uma fórmula com n variáveis diferentes tem 2ⁿ linhas, uma para cada combinação de valores lógicos (1 = verdadeiro, 0 = falso). Trabalhe de dentro para fora e dê a cada subfórmula a sua própria coluna. ¬a inverte o valor; a ∧ b vale 1 somente quando ambos valem 1; a ∨ b vale 0 somente quando ambos valem 0; a → b vale 0 somente quando a = 1 e b = 0; a ↔ b vale 1 quando os dois lados são iguais.
Tabela-verdade linha por linha
p = 1, q = 1, r = 1: ¬p = 0, ¬p → q = 1, r ∧ p = 1, (r ∧ p) ∧ q = 1, (¬p → q) → ((r ∧ p) ∧ q) = 1
p = 1, q = 1, r = 0: ¬p = 0, ¬p → q = 1, r ∧ p = 0, (r ∧ p) ∧ q = 0, (¬p → q) → ((r ∧ p) ∧ q) = 0
p = 1, q = 0, r = 1: ¬p = 0, ¬p → q = 1, r ∧ p = 1, (r ∧ p) ∧ q = 0, (¬p → q) → ((r ∧ p) ∧ q) = 0
p = 1, q = 0, r = 0: ¬p = 0, ¬p → q = 1, r ∧ p = 0, (r ∧ p) ∧ q = 0, (¬p → q) → ((r ∧ p) ∧ q) = 0
p = 0, q = 1, r = 1: ¬p = 1, ¬p → q = 1, r ∧ p = 0, (r ∧ p) ∧ q = 0, (¬p → q) → ((r ∧ p) ∧ q) = 0
p = 0, q = 1, r = 0: ¬p = 1, ¬p → q = 1, r ∧ p = 0, (r ∧ p) ∧ q = 0, (¬p → q) → ((r ∧ p) ∧ q) = 0
p = 0, q = 0, r = 1: ¬p = 1, ¬p → q = 0, r ∧ p = 0, (r ∧ p) ∧ q = 0, (¬p → q) → ((r ∧ p) ∧ q) = 1
p = 0, q = 0, r = 0: ¬p = 1, ¬p → q = 0, r ∧ p = 0, (r ∧ p) ∧ q = 0, (¬p → q) → ((r ∧ p) ∧ q) = 1
Conte as linhas com valor 1
(¬p → q) → ((r ∧ p) ∧ q): 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1
N = 3
Resposta
N = 3
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: ∃x ∃y (R(x, y) ∧ ¬R(y, x))
Quantificadores e argumentos: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) e ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x). Mova a negação para dentro, troque todo quantificador que ela atravessa e negue a fórmula interna com as leis proposicionais, como ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b. Um argumento é válido quando a conclusão vale 1 em toda linha em que todas as premissas valem 1. Uma única linha com premissas verdadeiras e conclusão falsa é um contraexemplo e mostra que o argumento é inválido.
As outras alternativas mantêm um quantificador inalterado, mudam a ordem dos quantificadores ou negam a fórmula interna de forma errada.
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: N = 5
Mapas de Karnaugh: as células são ordenadas em código Gray (00, 01, 11, 10), de modo que células vizinhas, inclusive as que ficam nas bordas opostas, diferem em exatamente uma variável. Agrupe os 1s em retângulos de 1, 2, 4, 8 ou 16 células, o maior possível e o menor número possível, até que todo 1 esteja coberto. Cada grupo é um termo produto: as variáveis que permanecem constantes dentro dele. Um grupo de 2ᵏ células perde k variáveis. As condições irrelevantes (X) podem ser usadas para aumentar grupos, mas nunca precisam ser cobertas. Agrupar os 0s dá a forma POS mínima.
Agrupe os 0s
Todo grupo é um retângulo de 2ᵏ células; as células das bordas são vizinhas das células da borda oposta.
Existe outro agrupamento do mesmo tamanho; ele tem o mesmo número de termos e de literais.
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: N = 4
Flip-flops e contadores: um flip-flop muda apenas na borda ativa do clock. D copia a sua entrada (Q⁺ = D); T inverte quando T = 1; JK mantém para 00, zera para 01, seta para 10 e inverte para 11. Um contador binário de n bits tem 2ⁿ estados e conta módulo 2ⁿ; um contador módulo N conta 0, 1, …, N − 1 e volta a 0, e precisa de flip-flops em número igual ao menor n com 2ⁿ ≥ N. Cada estágio de um contador assíncrono (ripple) divide a frequência por dois, de modo que a última saída de um contador módulo N funciona a fclk/N. Um contador Johnson de n flip-flops tem 2n estados, um contador em anel n.
Inversos e congruências: a tem inverso módulo n exatamente quando mdc(a, n) = 1. O algoritmo de Euclides estendido escreve 1 = s·n + t·a, e então a⁻¹ ≡ t (mod n). Uma congruência a·x ≡ b (mod n) com mdc(a, n) = 1 tem a solução x ≡ a⁻¹·b. Duas congruências x ≡ r₁ (mod m₁) e x ≡ r₂ (mod m₂) com módulos coprimos têm uma solução módulo m₁·m₂ (teorema chinês do resto). O φ(n) de Euler conta os números de 1 a n que são coprimos com n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p).
Algoritmo de Euclides estendido
Cada resto r é escrito como r ≡ t·85 (mod 91).
r = 91, t = 0
r = 85, q = 1, t = 1
r = 6, q = 14, t = −1
r = 1, q = 6, t = 15
Inversa
1 ≡ 15·85 (mod 91)
x = 15
verificação: 85·15 = 1275 = 14·91 + 1
Resposta
85−1 mod 91 = 15
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: m = 387
Potências modulares e RSA: calcule aᵏ mod n por elevação ao quadrado repetida: escreva k em binário, eleve ao quadrado, reduza a cada passo e multiplique as potências cujo bit é 1. Fermat: aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) para um primo p que não divide a, então o expoente pode ser reduzido módulo p − 1. RSA: escolha primos p e q, n = p·q e φ(n) = (p − 1)(q − 1); o expoente público e é coprimo com φ(n), e o expoente privado é d = e⁻¹ mod φ(n). Cifre com c = mᵉ mod n e decifre com m = cᵈ mod n.
A árvore de chamadas cresce aproximadamente como φⁿ (cerca de 1,618ⁿ). A memoização reduz isso para O(n).
Resposta
B · Exponencial
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: B · O quickselect roda em O(n) esperado, e a mediana das medianas garante O(n) no pior caso
Porque é esta a resposta
O trabalho esperado do quickselect é n + n/2 + n/4 + ... = O(n) com pivôs aleatórios; escolher o pivô como mediana das medianas torna o pior caso linear.
Resposta
B · O quickselect roda em O(n) esperado, e a mediana das medianas garante O(n) no pior caso
11.Estruturas de dados
Resposta: B · (i + 1) mod n
Porque é esta a resposta
A operação módulo leva o índice n − 1 de volta a 0, então o array é reutilizado sem deslocar elementos.
Resposta
B · (i + 1) mod n
12.Estruturas de dados
Resposta: A · Consultas de soma de prefixo e atualizações de um único elemento
Porque é esta a resposta
Uma árvore de Fenwick armazena somas parciais sobre intervalos determinados pelos bits menos significativos de cada índice, então tanto as somas de prefixo quanto as atualizações pontuais levam O(log n).
Resposta
A · Consultas de soma de prefixo e atualizações de um único elemento
13.Teoria dos grafos
Resposta: Circuito euleriano
Euler, Hamilton e árvores: um grafo conexo tem um circuito euleriano (cada aresta uma vez, de volta ao início) quando todo vértice tem grau par, e um caminho euleriano que não é circuito quando exatamente dois vértices têm grau ímpar; o caminho vai então de um vértice ímpar ao outro. Um circuito hamiltoniano visita cada vértice uma vez; Kn tem (n − 1)!/2 deles. Uma árvore com n vértices tem n − 1 arestas, e um grafo conexo com m arestas mantém uma árvore geradora depois de remover m − n + 1 arestas.
Caminhos mínimos e árvores geradoras: o algoritmo de Dijkstra fixa um vértice por rodada: o vértice não fixado com a menor distância provisória. Sua distância torna-se definitiva, e cada vizinho v recebe d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)). O algoritmo de Kruskal constrói uma árvore geradora mínima tomando as arestas da mais leve para a mais pesada e descartando qualquer aresta que feche um ciclo; o algoritmo de Prim faz crescer uma árvore a partir de um vértice inicial acrescentando sempre a aresta mais leve que sai dela. Uma árvore geradora de n vértices tem n − 1 arestas.
Dijkstra rodada por rodada
Cada linha: o vértice fixado, sua distância definitiva e os vizinhos cuja distância melhora.
A (0): B: 13, C: 1
C (1): B: 6, E: 4
E (4): D: 6, F: 7, G: 7
B (6)
D (6)
F (7)
G (7)
Caminho mais curto
A → C → E → G
d(G) = 7
Resposta
d(G) = 7
15.Bases de dados e SQL
Resposta: B · Ler dados gravados por outra transação que ainda não foi confirmada
Porque é esta a resposta
Uma leitura suja vê alterações não confirmadas que podem ser desfeitas; ela só é possível no nível read uncommitted.
Resposta
B · Ler dados gravados por outra transação que ainda não foi confirmada
16.Bases de dados e SQL
Resposta: C · Write skew
Porque é esta a resposta
Sob isolamento por snapshot, as duas transações veem o estado antigo e alteram linhas diferentes, então nenhum conflito de gravação é detectado; o isolamento serializável evita isso.
Resposta
C · Write skew
17.Redes de computadores
Resposta: A · 192.168.0.0/23
Porque é esta a resposta
0 e 1 compartilham todos os bits do terceiro octeto, exceto o último, então um bit a menos de prefixo (/23) começando em 192.168.0.0 cobre exatamente as duas.
Resposta
A · 192.168.0.0/23
18.Redes de computadores
Resposta: A · Combina um segredo compartilhado por um canal público, mas sozinha fica exposta a um man-in-the-middle
Porque é esta a resposta
O Diffie-Hellman permite a duas partes derivar o mesmo segredo, que os bisbilhoteiros não conseguem calcular. Um atacante no meio pode conduzir trocas separadas com cada lado, a menos que os valores sejam assinados ou autenticados de outra forma.
Resposta
A · Combina um segredo compartilhado por um canal público, mas sozinha fica exposta a um man-in-the-middle
19.Sub-redes IPv4
Resposta: H = 14
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).
Comprimento do prefixo
255.255.255.240 = /28
Hosts utilizáveis
24 − 2 = 14
Resposta
H = 14
20.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 126
Sub-redes IPv4: um endereço tem 32 bits. O prefixo /p indica quantos bits iniciais identificam a rede; os restantes 32 − p bits numeram os hosts. Uma sub-rede tem 2³²⁻ᵖ endereços, mas o primeiro (endereço de rede) e o último (broadcast) não podem ser atribuídos a hosts, por isso cabem 2³²⁻ᵖ − 2 hosts. Exceções: um /31 (enlace ponto a ponto, RFC 3021) usa os seus 2 endereços para hosts, e um /32 é um único endereço (um único host ou um loopback).