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
Defina os bits com o resultado de 8 bits de 1110 1111 XOR 1001 0011. Qual é o valor R do resultado em decimal?
1110 1111XOR1001 0011
R =
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Você quer demonstrar ¬a → b por absurdo. Qual afirmação você supõe no início? Clique nela.
¬a → b
1¬¬a ∧ ¬b
2¬¬a → ¬b
3¬¬a ∧ b
4¬a ∧ ¬b
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
Qual afirmação é equivalente a ¬∀x (F(x) → ∃y R(x, y)), com a negação movida totalmente para dentro? Clique nela.
¬∀x (F(x) → ∃y R(x, y))
1∃x (F(x) → ∀y ¬R(x, y))
2∃x (¬F(x) ∧ ∃y R(x, y))
3∃x (F(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
4∀x (F(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
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, 2, 4, 5, 9, 10, 15). Quantos termos soma (fatores) N ela tem?
F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 4, 5, 9, 10, 15)
N =
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsDifícil
Um contador em anel de 4 bits Q₃Q₂Q₁Q₀ começa em 1000. A cada borda do clock os bits se deslocam uma posição para a direita (Q₃ → Q₂ → Q₁ → Q₀) e Q₃ recebe Q₀. Dê o estado Q = Q₃Q₂Q₁Q₀ como número decimal após 3 bordas do clock.
Q₃Q₂Q₁Q₀ = 10003
Q =
7.Teoria dos números e aritmética modularMédia
Encontre o inverso de 9 módulo 34: o número x com 0 < x < 34 e 9·x ≡ 1 (mod 34).
a = 9n = 34
9−1 mod 34 =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Uma chave RSA usa os primos p = 37 e q = 41 e o expoente público e = 11. Encontre o expoente privado d (0 < d < φ(n)).
p = 37q = 41e = 11
d =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
Quantos níveis tem a recursão do merge sort para um array de n elementos?
ACerca de n
BCerca de log₂ n
CCerca de √n
DCerca de n / 2
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
O que o teorema de Cook–Levin estabeleceu?
AO problema da satisfatibilidade booleana (SAT) é NP-completo
BTodo problema NP pode ser resolvido em tempo exponencial
CO problema da parada é indecidível
DP é diferente de NP
11.Estruturas de dadosMédia
Em um heap binário armazenado em um array a partir do índice 0, onde está o pai do nó no índice i?
ANo índice i − 1
BNo índice ⌊i / 2⌋ + 1
CNo índice ⌊(i − 1) / 2⌋
DNo índice 2i + 1
12.Estruturas de dadosDifícil
Qual estrutura de dados permite um cache LRU (least recently used) com get e put em O(1)?
AUm único array ordenado
BUm hash map combinado com uma lista duplamente encadeada
CApenas uma árvore binária de busca
DApenas uma pilha
13.Teoria dos grafosMédia
Uma árvore tem 4 vértices de grau 3, 3 vértices de grau 4, 3 vértices de grau 5, 3 vértices de grau 2, e todos os seus outros vértices são folhas (grau 1). Quantas folhas L ela tem?
4 × deg 33 × deg 43 × deg 53 × deg 2
L =
14.Teoria dos grafosDifícil
O algoritmo de Kruskal constrói uma árvore geradora mínima. Clique na aresta que ele acrescenta como aresta de número 4; as arestas descartadas não contam.
k = 4
1aresta AB
2aresta AC
3aresta BC
4aresta BD
5aresta CE
6aresta DE
7aresta BE
15.Bases de dados e SQLMédia
A tabela orders tem 5 linhas, cada uma referindo-se a um cliente existente. A tabela customers tem 3 linhas. Quantas linhas um INNER JOIN em customer_id retorna?
A8
B5
C15
D3
16.Bases de dados e SQLDifícil
Depois de customers LEFT JOIN orders, por que usar COUNT(o.id) em vez de COUNT(*) para contar os pedidos por cliente?
ACOUNT(*) conta como 1 a linha preenchida com NULL dos clientes sem pedidos
BCOUNT(*) não é permitido depois de um join
CCOUNT(o.id) conta só os clientes distintos
DCOUNT(*) ignora as linhas com valores NULL
17.Redes de computadoresMédia
O HTTP não guarda estado (stateless). Como os sites geralmente mantêm um usuário logado entre requisições?
ADando a cada usuário um endereço IP fixo
BMantendo a conexão TCP aberta por dias
CCom cookies que contêm um identificador de sessão ou um token
DArmazenando a senha na URL
18.Redes de computadoresDifícil
Um PC consegue acessar impressoras em sua própria sub-rede, mas nada além dela. Seu endereço IP e máscara estão corretos. Qual é a falha mais provável?
AGateway padrão ausente ou errado
BConfiguração de servidor DNS com defeito
CA janela TCP é pequena demais
DUm endereço MAC duplicado na internet
19.Sub-redes IPv4Média
A rede 192.168.10.0/24 tem de ser dividida em pelo menos 4 sub-redes iguais. Se pedir emprestados o menor número de bits possível, quantos hosts utilizáveis H tem cada sub-rede?
192.168.10.0/244 subnets
H =
20.Sub-redes IPv4Difícil
Um host tem o endereço 10.20.198.18/25. Qual é o último número (quarto octeto) x do endereço de broadcast da sua sub-rede?
10.20.198.18/25
x =
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: R = 124
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
XOR dá 1 onde os dois bits são diferentes.
1110 1111
XOR 1001 0011
= 0111 1100
Valor do resultado
0111 1100₂ = 124
Resposta
R = 124
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: ¬a ∧ ¬b
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 = ¬a, b = b
Negação da implicação
¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b = ¬a ∧ ¬b
Resposta
¬a ∧ ¬b
Se a suposição leva a uma contradição, a implicação deve ser verdadeira.
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: ∃x (F(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
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.
Mova a negação para dentro
¬∀x (F(x) → ∃y R(x, y)) ≡ ∃x (F(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
Resposta
∃x (F(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
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 = 6
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.
(B + C′ + D′)
(B′ + C′ + D)
(A + C′ + D′)
(A′ + C + D)
(A + B + D′)
(A′ + B′ + C)
Forma POS mínima
F = (B + C′ + D′)(B′ + C′ + D)(A + C′ + D′)(A′ + C + D)(A + B + D′)(A′ + B′ + C)
N = 6
Resposta
N = 6
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: Q = 1
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.
Estado após cada borda
1000 → 0100 → 0010 → 0001
Valor decimal
0001₂ = 1
Resposta
Q = 1
7.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: 9−1 mod 34 = 19
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·9 (mod 34).
r = 34, t = 0
r = 9, q = 3, t = 1
r = 7, q = 1, t = −3
r = 2, q = 3, t = 4
r = 1, q = 2, t = −15
Inversa
1 ≡ −15·9 (mod 34)
x = 19
verificação: 9·19 = 171 = 5·34 + 1
Resposta
9−1 mod 34 = 19
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: d = 131
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 = 37·41 = 1517
φ(n) = 36·40 = 1440
Algoritmo de Euclides estendido
r = 1440, t = 0
r = 11, q = 130, t = 1
r = 10, q = 1, t = −130
r = 1, q = 10, t = 131
Expoente privado
d = 131
verificação: 11·131 = 1441 = 1·1440 + 1
Resposta
d = 131
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: B · Cerca de log₂ n
Porque é esta a resposta
Dividir pela metade de n até 1 leva cerca de log₂ n níveis, e cada nível faz O(n) de trabalho de intercalação, o que dá O(n log n).
Resposta
B · Cerca de log₂ n
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: A · O problema da satisfatibilidade booleana (SAT) é NP-completo
Porque é esta a resposta
Cook e Levin mostraram, de forma independente, que todo problema em NP se reduz ao SAT em tempo polinomial, então o SAT foi o primeiro problema NP-completo conhecido.
Resposta
A · O problema da satisfatibilidade booleana (SAT) é NP-completo
11.Estruturas de dados
Resposta: C · No índice ⌊(i − 1) / 2⌋
Porque é esta a resposta
Os filhos de i estão em 2i + 1 e 2i + 2, então o pai de i é ⌊(i − 1) / 2⌋; com índices a partir de 1, é ⌊i / 2⌋.
Resposta
C · No índice ⌊(i − 1) / 2⌋
12.Estruturas de dados
Resposta: B · Um hash map combinado com uma lista duplamente encadeada
Porque é esta a resposta
O hash map encontra os nós em O(1) e a lista duplamente encadeada move os itens acessados para a frente e remove do final em O(1).
Resposta
B · Um hash map combinado com uma lista duplamente encadeada
13.Teoria dos grafos
Resposta: L = 21
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.
Lema do aperto de mãos para uma árvore
L + 45 = 2(L + 13) − 2
L = 21
Resposta
L = 21
Atalho: L = 2 + Σ (d − 2) sobre os vértices de grau d ≥ 3.
14.Teoria dos grafos
Resposta: aresta AB
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.
Algoritmo de Kruskal
1. BC (8)
2. BE (9)
3. BD (10)
4. AB (12)
número da aresta 4
AB
Resposta
aresta AB
15.Bases de dados e SQL
Resposta: B · 5
Porque é esta a resposta
Cada pedido encontra exatamente um cliente correspondente, então o join retorna uma linha por pedido: 5 linhas.
Resposta
B · 5
16.Bases de dados e SQL
Resposta: A · COUNT(*) conta como 1 a linha preenchida com NULL dos clientes sem pedidos
Porque é esta a resposta
O left join dá a esses clientes uma linha com as colunas de pedido em NULL; COUNT(o.id) ignora o NULL e informa corretamente 0.
Resposta
A · COUNT(*) conta como 1 a linha preenchida com NULL dos clientes sem pedidos
17.Redes de computadores
Resposta: C · Com cookies que contêm um identificador de sessão ou um token
Porque é esta a resposta
O servidor define um cookie com um ID de sessão ou token, e o navegador o devolve a cada requisição para que o servidor reconheça o usuário.
Resposta
C · Com cookies que contêm um identificador de sessão ou um token
18.Redes de computadores
Resposta: A · Gateway padrão ausente ou errado
Porque é esta a resposta
Os hosts enviam ao gateway padrão os pacotes para fora da sub-rede. Se ele estiver errado ou ausente, o tráfego local ainda funciona, mas nada externo é alcançável, nem mesmo por endereço IP.
Resposta
A · Gateway padrão ausente ou errado
19.Sub-redes IPv4
Resposta: H = 62
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).
Bits a pedir emprestados
22 = 4 ≥ 4 → b = 2, /26
Hosts por sub-rede
26 − 2 = 62
Resposta
H = 62
20.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 127
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).