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
O padrão de 8 bits 1000 0011 guarda um inteiro com sinal em complemento para dois. Qual é o seu valor N em decimal?
1000 00118 bit
N =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Defina os bits com o resultado de 8 bits de 1010 1110 OR 1011 1001. Qual é o valor R do resultado em decimal?
1010 1110OR1011 1001
R =
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Você quer demonstrar ¬r → ¬q por contraposição. Qual implicação você demonstra em seu lugar? Clique nela.
¬r → ¬q
1¬¬r → ¬¬q
2¬q → ¬r
3¬r ∧ ¬¬q
4¬¬q → ¬¬r
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
São dadas as premissas p → q; ¬q. Qual conclusão decorre delas? Clique nela.
p → q¬q
1p
2q
3¬p ∧ q
4¬p
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsMédia
Use o mapa de Karnaugh para encontrar a forma mínima em soma de produtos (SOP) de F(A, B, C, D) = Σm(2, 3, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 14). Quantos termos produto N ela tem?
F(A, B, C, D) = Σm(2, 3, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 14)
N =
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsDifícil
Encontre a forma SOP mínima de F(A, B, C, D) = Σm(0, 6, 7, 9) + d(5, 8, 11), em que d marca as condições irrelevantes (don’t-care). Quantos literais L ela contém?
F(A, B, C, D) = Σm(0, 6, 7, 9) + d(5, 8, 11)
L =
7.Teoria dos números e aritmética modularMédia
Resolva 8x ≡ 39 (mod 69). Dê a solução x com 0 < x < 69.
8x ≡ 39 (mod 69)
x =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Uma chave RSA usa os primos p = 29 e q = 31 e o expoente público e = 13. Encontre o expoente privado d (0 < d < φ(n)).
p = 29q = 31e = 13
d =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
Qual é o tempo de execução do radix sort LSD para n inteiros com d dígitos na base k?
AO(n²)
BO(n log n)
CO(dn log k)
DO(d(n + k))
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
Para qual variante da mochila a regra gulosa "pegar os itens em ordem de valor por peso" sempre dá uma resposta ótima?
ANenhuma das variantes
BAs duas variantes
CA mochila fracionária, em que os itens podem ser divididos
DA mochila 0/1, em que os itens devem ser sempre levados inteiros
11.Estruturas de dadosMédia
Qual tipo abstrato de dados o algoritmo de Dijkstra usa para escolher o próximo vértice a processar?
AUma fila FIFO
BUm conjunto sem ordem
CUma fila de prioridade mínima
DUma pilha
12.Estruturas de dadosDifícil
Qual afirmação sobre o heapsort está correta?
APrecisa de uma árvore binária de busca como armazenamento extra, então usa O(n) de memória adicional
BOrdena no próprio lugar em O(n log n) no pior caso, mas não é estável
CÉ estável e precisa de O(n) de memória extra
DRoda em tempo O(n) para qualquer entrada
13.Teoria dos grafosMédia
Quantos circuitos hamiltonianos diferentes H tem o grafo completo K8? Circuitos que diferem apenas no vértice inicial ou no sentido contam como o mesmo.
K8
H =
14.Teoria dos grafosDifícil
Use o algoritmo de Dijkstra para encontrar o comprimento d(F) do caminho mais curto de A até F no grafo ponderado.
início: Afim: F
d(F) =
15.Bases de dados e SQLMédia
Os alunos podem cursar muitas disciplinas e as disciplinas têm muitos alunos. Como isso é modelado em tabelas?
ACom uma coluna de chave estrangeira course_id na tabela students apontando para courses
BJuntando alunos e disciplinas numa única tabela
CCom uma lista de ids de disciplinas armazenada numa só coluna
DCom uma tabela associativa com chaves estrangeiras para alunos e para disciplinas
16.Bases de dados e SQLDifícil
Por que SELECT dept, name, COUNT(*) FROM emp GROUP BY dept é inválido no SQL padrão?
Aname não está agrupado nem agregado, então não tem um valor único por grupo
BCOUNT(*) não pode ser usado junto com GROUP BY
CGROUP BY deve listar todas as colunas da tabela
Ddept deve aparecer dentro de uma função de agregação
17.Redes de computadoresMédia
Qual tipo de registro DNS mapeia um nome de host para um endereço IPv6?
AA
BMX
CAAAA
DCNAME
18.Redes de computadoresDifícil
Em um ataque de SYN flood, que recurso o atacante tenta esgotar?
AA tabela de conexões semiabertas do servidor
BA tabela de endereços MAC do switch
CO espaço em disco do servidor
DO cache DNS do cliente
19.Sub-redes IPv4Média
Uma sub-rede usa a máscara 255.255.248.0. Quantos endereços de host utilizáveis H ela tem?
255.255.248.0
H =
20.Sub-redes IPv4Difícil
Um host tem o endereço 10.20.100.194/28. Qual é o último número (quarto octeto) x do endereço de broadcast da sua sub-rede?
10.20.100.194/28
x =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: N = −125
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.
Somar os pesos
Os restantes bits mantêm os seus valores positivos normais.
−128 + 2 + 1 = −125
Resposta
N = −125
2.Sistemas de numeração
Resposta: R = 191
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.
Bit a bit
OR dá 1 onde pelo menos um bit é 1.
1010 1110
OR 1011 1001
= 1011 1111
Valor do resultado
1011 1111₂ = 191
Resposta
R = 191
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: ¬¬q → ¬¬r
Equivalência lógica: duas fórmulas são equivalentes (≡) quando têm o mesmo valor em todas as linhas da tabela-verdade. Uma tautologia vale 1 em todas as linhas, uma contradição vale 0 em todas as linhas, e uma contingência não é nenhuma das duas. Leis úteis: De Morgan, ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b e ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b; a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (contrapositiva); ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b; e as leis distributivas, a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c).
Partes da implicação
a = ¬r, b = ¬q
Contrapositiva
¬b → ¬a = ¬¬q → ¬¬r
Resposta
¬¬q → ¬¬r
A contrapositiva é equivalente à afirmação original, então demonstrá-la demonstra a afirmação.
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: ¬p
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.
Linhas com todas as premissas verdadeiras
p = 0, q = 0: p = 0, q = 0, ¬p ∧ q = 0, ¬p = 1
Conclusão
¬p (modus tollens)
Resposta
¬p
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: N = 4
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 1s
Todo grupo é um retângulo de 2ᵏ células; as células das bordas são vizinhas das células da borda oposta.
CD′
A′C
AB′D
ABD′
Forma SOP mínima
F = CD′ + A′C + AB′D + ABD′
N = 4
Resposta
N = 4
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: L = 9
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.
Implicantes primos
Os maiores grupos que podem ser formados com 1s e Xs.
B′C′D′, A′BD, AB′D, A′BC, AB′C′
Cobertura mínima
F = B′C′D′ + AB′D + A′BC
L = 9
Resposta
L = 9
Existe outro agrupamento do mesmo tamanho; ele tem o mesmo número de termos e de literais.
7.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: x = 48
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).
Inverso de 8
r = 69, t = 0
r = 8, q = 8, t = 1
r = 5, q = 1, t = −8
r = 3, q = 1, t = 9
r = 2, q = 1, t = −17
r = 1, q = 2, t = 26
8−1 ≡ 26 (mod 69)
Resolva
x ≡ 26·39 = 1014 ≡ 48 (mod 69)
verificação: 8·48 = 384 ≡ 39 (mod 69)
Resposta
x = 48
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: d = 517
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.
Módulo e totiente
n = 29·31 = 899
φ(n) = 28·30 = 840
Algoritmo de Euclides estendido
r = 840, t = 0
r = 13, q = 64, t = 1
r = 8, q = 1, t = −64
r = 5, q = 1, t = 65
r = 3, q = 1, t = −129
r = 2, q = 1, t = 194
r = 1, q = 2, t = −323
Expoente privado
d = 517
verificação: 13·517 = 6721 = 8·840 + 1
Resposta
d = 517
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: D · O(d(n + k))
Porque é esta a resposta
Cada uma das d passadas é um counting sort de custo O(n + k), então, para d e k fixos, o total é linear em n.
Resposta
D · O(d(n + k))
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: C · A mochila fracionária, em que os itens podem ser divididos
Porque é esta a resposta
Quando os itens podem ser divididos, a melhor razão primeiro é ótima; na mochila 0/1, um item de razão alta pode bloquear uma combinação melhor, então é preciso programação dinâmica.
Resposta
C · A mochila fracionária, em que os itens podem ser divididos
11.Estruturas de dados
Resposta: C · Uma fila de prioridade mínima
Porque é esta a resposta
Uma fila de prioridade mínima, normalmente um heap binário, retorna de forma eficiente o vértice não visitado com a menor distância.
Resposta
C · Uma fila de prioridade mínima
12.Estruturas de dados
Resposta: B · Ordena no próprio lugar em O(n log n) no pior caso, mas não é estável
Porque é esta a resposta
O heapsort constrói um max-heap e extrai o máximo n vezes dentro do mesmo array; trocas a longas distâncias podem mudar a ordem de chaves iguais.
Resposta
B · Ordena no próprio lugar em O(n log n) no pior caso, mas não é estável
13.Teoria dos grafos
Resposta: H = 2520
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.
Contar
H = (8 − 1)!/2 = 5040/2 = 2520
Resposta
H = 2520
14.Teoria dos grafos
Resposta: d(F) = 23
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: 11, C: 10
C (10): E: 22
B (11): D: 16
D (16): F: 23
E (22)
F (23)
Caminho mais curto
A → B → D → F
d(F) = 23
Resposta
d(F) = 23
15.Bases de dados e SQL
Resposta: D · Com uma tabela associativa com chaves estrangeiras para alunos e para disciplinas
Porque é esta a resposta
Um relacionamento muitos-para-muitos precisa de uma tabela associativa (de junção), por exemplo enrolment(student_id, course_id), muitas vezes com chave primária composta.
Resposta
D · Com uma tabela associativa com chaves estrangeiras para alunos e para disciplinas
16.Bases de dados e SQL
Resposta: A · name não está agrupado nem agregado, então não tem um valor único por grupo
Porque é esta a resposta
Toda coluna da lista do SELECT deve estar no GROUP BY ou dentro de uma agregação (ou depender funcionalmente das colunas de agrupamento); caso contrário, o valor é ambíguo.
Resposta
A · name não está agrupado nem agregado, então não tem um valor único por grupo
17.Redes de computadores
Resposta: C · AAAA
Porque é esta a resposta
Um registro A contém um endereço IPv4; um AAAA, um endereço IPv6. O MX indica servidores de e-mail e o CNAME dá um apelido.
Resposta
C · AAAA
18.Redes de computadores
Resposta: A · A tabela de conexões semiabertas do servidor
Porque é esta a resposta
Cada SYN faz o servidor reservar estado e esperar um ACK que nunca chega. Os SYN cookies evitam armazenar estado até que o handshake se complete.
Resposta
A · A tabela de conexões semiabertas do servidor
19.Sub-redes IPv4
Resposta: H = 2046
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
255.255.248.0 = /21
Hosts utilizáveis
211 − 2 = 2046
Resposta
H = 2046
20.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 207
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).