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 1010 0010 guarda um inteiro com sinal em complemento para dois. Qual é o seu valor N em decimal?
1010 00108 bit
N =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Defina os bits com o resultado de 8 bits de 0100 0001 >> 1. Qual é o valor R do resultado em decimal?
0100 0001>> 1
R =
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Qual fórmula é logicamente equivalente a r → q? Clique nela.
r → q
1¬r → ¬q
2¬r ∧ q
3¬r ∨ q
4r ∨ ¬q
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
Quantas das 16 linhas da tabela-verdade tornam ¬(¬((¬q → s) ∨ p) ↔ ((s ↔ r) ∧ (p → q))) verdadeira? Chame esse número de N.
¬(¬((¬q → s) ∨ p) ↔ ((s ↔ r) ∧ (p → q)))
N =
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, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 11). Quantos termos soma (fatores) N ela tem?
F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 11)
N =
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsDifícil
Para F(A, B, C, D) = Σm(1, 2, 6, 7, 8, 11) + d(4, 14, 15), em que d marca as condições irrelevantes (don’t-care), encontre o número N de implicantes primos essenciais.
Encontre o menor inteiro positivo x com x ≡ 3 (mod 5) e x ≡ 2 (mod 8).
x ≡ 3 (mod 5)x ≡ 2 (mod 8)
x =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Use a elevação ao quadrado repetida para encontrar 3782 mod 56.
a = 37k = 82n = 56
3782 mod 56 =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
O que a análise amortizada mede?
AO custo da operação individual mais cara em qualquer ponto da sequência
BO custo médio por operação ao longo de uma sequência de operações de pior caso
CO custo de um algoritmo com a melhor entrada
DO custo esperado sobre entradas aleatórias
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
A ordenação topológica só é possível para:
AGrafos completos
BGrafos com pesos negativos
CGrafos não dirigidos
DGrafos acíclicos dirigidos (DAG)
11.Estruturas de dadosMédia
Uma árvore binária tem raiz 1 com filho esquerdo 2 e filho direito 3; o nó 2 tem filhos 4 (esquerdo) e 5 (direito). Qual é o percurso em pré-ordem?
A4 2 5 1 3
B4 5 2 3 1
C1 2 3 4 5
D1 2 4 5 3
12.Estruturas de dadosDifícil
Qual par de percursos sempre determina uma árvore binária única com chaves distintas?
ASó a pré-ordem
BSó o percurso por níveis
CPré-ordem e pós-ordem
DPré-ordem e em ordem
13.Teoria dos grafosMédia
Uma árvore tem 2 vértices de grau 5, e todos os seus outros vértices são folhas (grau 1). Quantas folhas L ela tem?
2 × deg 5
L =
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
Um LEFT JOIN retorna:
AAs linhas que não correspondem em nenhuma das tabelas
BTodas as linhas da tabela da esquerda e as linhas correspondentes da direita, com NULLs onde não há correspondência
CApenas as linhas correspondentes das duas tabelas
DApenas todas as linhas da tabela da direita
16.Bases de dados e SQLDifícil
Por que SELECT dept, name, COUNT(*) FROM emp GROUP BY dept é inválido no SQL padrão?
ACOUNT(*) não pode ser usado junto com GROUP BY
Bname não está agrupado nem agregado, então não tem um valor único por grupo
CGROUP BY deve listar todas as colunas da tabela
Ddept deve aparecer dentro de uma função de agregação
17.Redes de computadoresMédia
Quais propriedades de segurança o TLS oferece ao HTTPS?
AAnonimato do usuário
BConfidencialidade, integridade e autenticação do servidor
CProteção contra todo malware e phishing no site visitado
DApenas carregamento mais rápido
18.Redes de computadoresDifícil
Por que o IPv6 não precisa de NAT por falta de endereços?
AO IPv6 só funciona em redes locais, então os endereços nunca precisam ser compartilhados globalmente
BO IPv6 criptografa todos os endereços
CSeu espaço de endereçamento de 128 bits é grande o bastante para dar a cada dispositivo um endereço global
DO IPv6 não usa endereços
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 10.20.239.62/28. Qual é o último número (quarto octeto) x do endereço de broadcast da sua sub-rede?
10.20.239.62/28
x =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: N = −94
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 + 32 + 2 = −94
Resposta
N = −94
2.Sistemas de numeração
Resposta: R = 32
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
Deslocar para a direita por 1 move cada bit 1 posições para a direita; os bits que saem pela extremidade direita se perdem e entram zeros pela esquerda.
0100 0001 >> 1
= 0010 0000
Valor do resultado
0010 0000₂ = 32
Resposta
R = 32
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
a → b vale 0 somente quando a = 1 e b = 0, portanto é o mesmo que ¬a ∨ b.
r → q ≡ ¬r ∨ q
Confira com a tabela-verdade
q = 1, r = 1: 1 | 1 0 1 1
q = 1, r = 0: 1 | 0 1 1 0
q = 0, r = 1: 0 | 1 0 0 1
q = 0, r = 0: 1 | 1 0 1 1
Resposta
¬r ∨ q
As colunas depois da barra são as alternativas na ordem mostrada.
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: N = 6
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.
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: N = 3
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′ + D′)
(A′ + C + D′)
(A′ + B′)
Forma POS mínima
F = (B′ + D′)(A′ + C + D′)(A′ + B′)
N = 3
Resposta
N = 3
6.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.
Implicantes primos
Os maiores grupos que podem ser formados com 1s e Xs.
BC, A′CD′, ACD, A′BD′, A′B′C′D, AB′C′D′
Implicantes primos essenciais
BC, A′CD′, ACD, A′B′C′D, AB′C′D′
N = 5
Resposta
N = 5
7.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: x = 18
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).
Primeira congruência
x = 3 + 5k
Segunda congruência
3 + 5k ≡ 2 (mod 8) → 5k ≡ 7 (mod 8)
k ≡ 5·7 ≡ 3 (mod 8)
Resultado
x = 3 + 5·3 = 18
x = 18
verificação: 18 mod 5 = 3, 18 mod 8 = 2
Resposta
x = 18
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: 3782 mod 56 = 9
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.
Expoente binário
82 = 10100102 = 64 + 16 + 2
Elevação ao quadrado repetida
371 ≡ 37 (mod 56)
372 ≡ 25 (mod 56)
374 ≡ 9 (mod 56)
378 ≡ 25 (mod 56)
3716 ≡ 9 (mod 56)
3732 ≡ 25 (mod 56)
3764 ≡ 9 (mod 56)
Multiplique as potências necessárias
3782 ≡ 25·9·9 ≡ 9 (mod 56)
Resposta
3782 mod 56 = 9
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: B · O custo médio por operação ao longo de uma sequência de operações de pior caso
Porque é esta a resposta
A análise amortizada distribui o custo de operações caras e raras por muitas operações baratas, dando uma média garantida para qualquer sequência.
Resposta
B · O custo médio por operação ao longo de uma sequência de operações de pior caso
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: D · Grafos acíclicos dirigidos (DAG)
Porque é esta a resposta
Uma ordem topológica existe se e somente se o grafo dirigido não tem ciclos; ela pode ser encontrada em O(V + E) com DFS ou com o algoritmo de Kahn.
Resposta
D · Grafos acíclicos dirigidos (DAG)
11.Estruturas de dados
Resposta: D · 1 2 4 5 3
Porque é esta a resposta
A pré-ordem visita 1, depois a subárvore esquerda (2, 4, 5), depois 3; as outras opções são em ordem, pós-ordem e por níveis.
Resposta
D · 1 2 4 5 3
12.Estruturas de dados
Resposta: D · Pré-ordem e em ordem
Porque é esta a resposta
A pré-ordem dá a raiz, e a posição dela na sequência em ordem separa as subárvores esquerda e direita; pré-ordem com pós-ordem é ambígua quando um nó tem um só filho.
Resposta
D · Pré-ordem e em ordem
13.Teoria dos grafos
Resposta: L = 8
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 + 10 = 2(L + 2) − 2
L = 8
Resposta
L = 8
Atalho: L = 2 + Σ (d − 2) sobre os vértices de grau d ≥ 3.
14.Teoria dos grafos
Resposta: d(F) = 12
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: 2
B (2): C: 8, D: 4, E: 7
D (4): E: 5, F: 12
E (5)
C (8)
F (12)
Caminho mais curto
A → B → D → F
d(F) = 12
Resposta
d(F) = 12
15.Bases de dados e SQL
Resposta: B · Todas as linhas da tabela da esquerda e as linhas correspondentes da direita, com NULLs onde não há correspondência
Porque é esta a resposta
Uma junção externa à esquerda mantém todas as linhas da esquerda; as colunas da direita sem correspondência são preenchidas com NULL.
Resposta
B · Todas as linhas da tabela da esquerda e as linhas correspondentes da direita, com NULLs onde não há correspondência
16.Bases de dados e SQL
Resposta: B · 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
B · name não está agrupado nem agregado, então não tem um valor único por grupo
17.Redes de computadores
Resposta: B · Confidencialidade, integridade e autenticação do servidor
Porque é esta a resposta
O TLS criptografa o tráfego, detecta adulterações e autentica o servidor com certificados (opcionalmente o cliente também).
Resposta
B · Confidencialidade, integridade e autenticação do servidor
18.Redes de computadores
Resposta: C · Seu espaço de endereçamento de 128 bits é grande o bastante para dar a cada dispositivo um endereço global
Porque é esta a resposta
O IPv6 tem cerca de 3,4 × 10³⁸ endereços, então a escassez que motivou o NAT no IPv4 desaparece; os firewalls continuam garantindo a segurança.
Resposta
C · Seu espaço de endereçamento de 128 bits é grande o bastante para dar a cada dispositivo um endereço global
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 = 63
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).