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 −95 em complemento de dois de 8 bits. Lido como um número sem sinal, qual é o valor U do padrão?
N = −958 bit
U =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Uma imagem sem compressão tem 1920 × 1080 píxeis com 32 bits por píxel. Quanta memória M ocupa, em KiB (1 KiB = 1024 bytes)?
1920 × 1080 px32 bit/px1 KiB = 1024 B
M = KiB
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Qual fórmula é logicamente equivalente a q → r? Clique nela.
q → r
1¬q → ¬r
2r → q
3¬r ∧ ¬q
4¬r → ¬q
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
O argumento com premissas r → p; q → p e conclusão r → q é inválido. Clique na linha da tabela-verdade que é um contraexemplo.
r → pq → p∴ r → q
1p = 1, q = 1, r = 1
2p = 1, q = 1, r = 0
3p = 1, q = 0, r = 1
4p = 1, q = 0, r = 0
5p = 0, q = 1, r = 1
6p = 0, q = 1, r = 0
7p = 0, q = 0, r = 1
8p = 0, q = 0, r = 0
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) = Σm(0, 1, 6, 7). Quantos literais L ela contém no total (uma variável com apóstrofo conta como um literal)?
F(A, B, C) = Σm(0, 1, 6, 7)
L =
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 7 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 34 módulo 37: o número x com 0 < x < 37 e 34·x ≡ 1 (mod 37).
a = 34n = 37
34−1 mod 37 =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Cifre a mensagem m = 322 com a chave pública RSA (n, e) = (1189, 23). Encontre o texto cifrado c.
n = 1189e = 23m = 322
c =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
Qual é a complexidade de tempo amortizada de adicionar ao final de um array dinâmico que dobra sua capacidade quando fica cheio?
AO(n)
BO(n²)
CO(log n)
DO(1)
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
Qual algoritmo encontra uma árvore geradora mínima adicionando repetidamente a aresta mais barata que não forma um ciclo?
AFloyd-Warshall
BAlgoritmo de Prim a partir de um nó
CAlgoritmo de Dijkstra
DAlgoritmo de Kruskal
11.Estruturas de dadosMédia
Um percurso em ordem (in-order) de uma árvore binária de busca visita as chaves em:
AOrdem por nível
BOrdem crescente
COrdem de inserção
DSempre ordem decrescente
12.Estruturas de dadosDifícil
Uma árvore de Fenwick (binary indexed tree) sobre um array de n números permite quais operações em O(log n)?
AOrdenar o array e fazer busca binária
BInserir elementos em qualquer posição
CConsultas de soma de prefixo e atualizações de um único elemento
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| = 10
1Circuito euleriano
2Caminho euleriano, sem circuito
3nenhuma das duas
14.Teoria dos grafosDifícil
Use o algoritmo de Dijkstra para encontrar o comprimento d(C) do caminho mais curto de A até C no grafo ponderado.
início: Afim: C
d(C) =
15.Bases de dados e SQLMédia
O que INTERSECT retorna quando usado entre duas consultas SELECT?
ATodas as linhas dos dois resultados
BAs linhas que aparecem nos dois resultados
CAs linhas do primeiro resultado que não estão no segundo
DO produto cartesiano dos resultados
16.Bases de dados e SQLDifícil
Para uma junção por igualdade entre duas tabelas grandes sem índices úteis, qual algoritmo de junção um otimizador costuma escolher?
ANested loop join com buscas no índice
BHash join
CCross join
DBitmap join na chave primária
17.Redes de computadoresMédia
Qual campo do cabeçalho IPv4 impede que pacotes circulem para sempre em um loop de roteamento?
ATipo de serviço
BTempo de vida (TTL)
CIdentificação
DSoma de verificação do cabeçalho
18.Redes de computadoresDifícil
Qual é o principal benefício das conexões persistentes (keep-alive) no HTTP/1,1?
AO servidor pode enviar atualizações por UDP
BVárias requisições reutilizam uma conexão TCP, evitando handshakes repetidos
CAs respostas podem chegar em qualquer ordem em um único fluxo, então respostas lentas não bloqueiam as outras
DA conexão fica criptografada sem TLS
19.Sub-redes IPv4Média
A rede 10.69.192.0/20 é dividida em sub-redes iguais com prefixo /22. Quantas sub-redes N existem?
10.69.192.0/20/22
N =
20.Sub-redes IPv4Difícil
Um roteador tem rotas para estas redes: 10.106.175.0/24, 10.106.176.0/24. Qual é o maior comprimento de prefixo p de uma única rota sumarizada que cubra todas elas?
10.106.175.0/24 … 10.106.176.0/24
p =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: U = 161
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
95 = 0101 1111
invertido: 1010 0000
+1 → 1010 0001
Ler sem sinal
1010 0001₂ = 256 − 95 = 161
Resposta
U = 161
2.Sistemas de numeração
Resposta: M = 8100 KiB
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.
Bits e bytes
1920·1080·32 = 66355200 bit = 8294400 B
Converter para KiB
8294400/1024 = 8100 KiB
Resposta
M = 8100 KiB
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: ¬r → ¬q
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).
A lei
Uma implicação é equivalente à sua contrapositiva ¬b → ¬a, e não à sua recíproca b → a nem à sua inversa ¬a → ¬b.
q → r ≡ ¬r → ¬q
Confira com a tabela-verdade
q = 1, r = 1: 1 | 1 1 0 1
q = 1, r = 0: 0 | 1 1 0 0
q = 0, r = 1: 1 | 0 0 0 1
q = 0, r = 0: 1 | 1 1 1 1
Resposta
¬r → ¬q
As colunas depois da barra são as alternativas na ordem mostrada.
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: p = 1, q = 0, r = 1
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.
Premissas e conclusão linha por linha
p = 1, q = 1, r = 1: 1 1 | 1
p = 1, q = 1, r = 0: 1 1 | 1
p = 1, q = 0, r = 1: 1 1 | 0
p = 1, q = 0, r = 0: 1 1 | 1
p = 0, q = 1, r = 1: 0 0 | 1
p = 0, q = 1, r = 0: 1 0 | 1
p = 0, q = 0, r = 1: 0 1 | 0
p = 0, q = 0, r = 0: 1 1 | 1
Contraexemplo
p = 1, q = 0, r = 1
Resposta
p = 1, q = 0, r = 1
Um argumento com essa forma parece uma regra válida, mas uma linha basta para mostrar que não é.
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: L = 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.
A′B′
AB
Forma SOP mínima
F = A′B′ + AB
L = 4
Resposta
L = 4
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: N = 3
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·34 (mod 37).
r = 37, t = 0
r = 34, q = 1, t = 1
r = 3, q = 11, t = −1
r = 1, q = 3, t = 12
Inversa
1 ≡ 12·34 (mod 37)
x = 12
verificação: 34·12 = 408 = 11·37 + 1
Resposta
34−1 mod 37 = 12
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: c = 298
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.
Elevação ao quadrado repetida
23 = 16 + 4 + 2 + 1
3221 ≡ 322 (mod 1189)
3222 ≡ 241 (mod 1189)
3224 ≡ 1009 (mod 1189)
3228 ≡ 297 (mod 1189)
32216 ≡ 223 (mod 1189)
32223 ≡ 322·241·1009·223 ≡ 298 (mod 1189)
Texto cifrado
c = 298
Resposta
c = 298
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: D · O(1)
Porque é esta a resposta
A cópia de todos os elementos só acontece em potências de dois; distribuído entre todas as inserções, o custo médio por inserção é constante.
Resposta
D · O(1)
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: D · Algoritmo de Kruskal
Porque é esta a resposta
Kruskal ordena as arestas por peso e as adiciona se conectarem componentes diferentes; Prim faz crescer uma única árvore a partir de um vértice inicial.
Resposta
D · Algoritmo de Kruskal
11.Estruturas de dados
Resposta: B · Ordem crescente
Porque é esta a resposta
Visitar a subárvore esquerda, depois o nó e depois a subárvore direita produz as chaves da BST em ordem.
Resposta
B · Ordem crescente
12.Estruturas de dados
Resposta: C · 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
C · Consultas de soma de prefixo e atualizações de um único elemento
13.Teoria dos grafos
Resposta: nenhuma das duas
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: 4, C: 15
B (4): C: 8, D: 7, G: 8
D (7): E: 14, F: 14
C (8): E: 12
G (8)
E (12)
F (14)
Caminho mais curto
A → B → C
d(C) = 8
Resposta
d(C) = 8
15.Bases de dados e SQL
Resposta: B · As linhas que aparecem nos dois resultados
Porque é esta a resposta
INTERSECT mantém só as linhas presentes nas duas consultas e, como UNION, remove duplicatas por padrão.
Resposta
B · As linhas que aparecem nos dois resultados
16.Bases de dados e SQL
Resposta: B · Hash join
Porque é esta a resposta
Um hash join constrói uma tabela hash com uma das entradas e a sonda com a outra, o que funciona bem para equi-joins grandes sem índices.
Resposta
B · Hash join
17.Redes de computadores
Resposta: B · Tempo de vida (TTL)
Porque é esta a resposta
Cada roteador decrementa o TTL; ao chegar a zero, o pacote é descartado e geralmente se envia uma mensagem ICMP Time Exceeded. No IPv6, ele se chama hop limit.
Resposta
B · Tempo de vida (TTL)
18.Redes de computadores
Resposta: B · Várias requisições reutilizam uma conexão TCP, evitando handshakes repetidos
Porque é esta a resposta
Reutilizar uma conexão evita um novo handshake e um slow start para cada objeto, de modo que páginas com muitos recursos carregam mais rápido.
Resposta
B · Várias requisições reutilizam uma conexão TCP, evitando handshakes repetidos
19.Sub-redes IPv4
Resposta: N = 4
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).
Bits emprestados
22 − 20 = 2
Número de sub-redes
N = 22 = 4
Resposta
N = 4
Cada sub-rede /22 tem 210 − 2 = 1022 hosts utilizáveis.
20.Sub-redes IPv4
Resposta: p = 19
Sumarização de rotas: uma rota sumarizada a.b.c.0/p cobre todas as redes cujos primeiros p bits coincidem. Escreva em binário o octeto que difere entre a primeira e a última rede; o número de bits iniciais em comum, mais os bits dos octetos anteriores, é o maior prefixo de sumarização.
Compare os bits
175 = 10101111
176 = 10110000
bits iniciais em comum: 3
Comprimento do prefixo
p = 16 + 3 = 19
Resposta
p = /19
Rota sumarizada: 10.106.160.0/19 (ela também cobre 30 rede(s) que não estão na lista).