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 −44 em complemento de dois de 8 bits. Lido como um número sem sinal, qual é o valor U do padrão?
N = −448 bit
U =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Defina os bits com o resultado de 8 bits de 0011 1001 AND 0011 0001. Qual é o valor R do resultado em decimal?
0011 1001AND0011 0001
R =
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Qual fórmula é logicamente equivalente a p ↔ r? Clique nela.
p ↔ r
1(p → r) ∧ (¬r → ¬p)
2p ∧ r
3(p → r) ∧ (r → p)
4(p → r) ∨ (r → p)
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
Qual afirmação é equivalente a ¬∀x (A(x) → ∃y R(x, y)), com a negação movida totalmente para dentro? Clique nela.
¬∀x (A(x) → ∃y R(x, y))
1∃x (¬A(x) ∧ ∃y R(x, y))
2∃x (A(x) → ∀y ¬R(x, y))
3∀x (A(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
4∃x (A(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsMédia
Neste mapa de Karnaugh exatamente um 1 não tem 1 vizinho, então permanece um grupo de uma célula (um mintermo completo de quatro literais) na forma SOP mínima. Os vizinhos através das bordas do mapa contam. Clique nessa célula.
F = Σm(0, 2, 3, 6, 9, 10, 12, 14)
1AB = 00, CD = 00
2AB = 00, CD = 01
3AB = 00, CD = 11
4AB = 00, CD = 10
5AB = 01, CD = 00
6AB = 01, CD = 01
7AB = 01, CD = 11
8AB = 01, CD = 10
9AB = 11, CD = 00
10AB = 11, CD = 01
11AB = 11, CD = 11
12AB = 11, CD = 10
13AB = 10, CD = 00
14AB = 10, CD = 01
15AB = 10, CD = 11
16AB = 10, CD = 10
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsDifícil
Um contador binário decrescente de 4 bits começa em 9 (decimal, Q = 1001). Qual contagem Q (em decimal) ele mostra após 30 pulsos de clock?
Q0 = 930n = 4
Q =
7.Teoria dos números e aritmética modularMédia
Encontre a função totiente de Euler φ(77), o número de inteiros de 1 a 77 que são coprimos com 77.
n = 77 = 7·11
φ(77) =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Uma chave RSA usa p = 5, q = 29 e e = 17. Decifre o texto cifrado c = 89: encontre a mensagem m.
p = 5q = 29e = 17c = 89
m =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
O que a análise amortizada mede?
AO custo de um algoritmo com a melhor entrada
BO custo esperado sobre entradas aleatórias
CO custo da operação individual mais cara em qualquer ponto da sequência
DO custo médio por operação ao longo de uma sequência de operações de pior caso
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
Qual afirmação sobre a notação o pequeno está correta?
An² = o(n)
B2n = o(n), porque 2n cresce devagar
Cn = o(n), já que toda função é o pequeno de si mesma
Dn = o(n²), mas n não é o(n)
11.Estruturas de dadosMédia
Uma rede rodoviária tem 100,000 cruzamentos, cada um ligado a cerca de 4 outros. Qual representação é mais adequada?
ALista de adjacência
BUm único array ordenado de vértices
CUm heap binário de arestas
DMatriz de adjacência
12.Estruturas de dadosDifícil
Sem união por posto nem compressão de caminho, qual é o custo no pior caso de um único find em uma estrutura union-find com n elementos?
AO(n)
BO(1)
CO(α(n))
DO(log n)
13.Teoria dos grafosMédia
Quantos circuitos hamiltonianos diferentes H tem o grafo completo K7? Circuitos que diferem apenas no vértice inicial ou no sentido contam como o mesmo.
K7
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
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
C3
D15
16.Bases de dados e SQLDifícil
O que é um índice de cobertura (covering index) para uma consulta?
AUm índice que é reconstruído toda noite
BUm índice que contém todas as colunas de que a consulta precisa, de modo que a própria tabela não precisa ser lida
CUm índice que cobre todas as colunas de todas as tabelas
DUm índice só na chave primária
17.Redes de computadoresMédia
Quantos endereços de host utilizáveis tem uma rede IPv4 /24?
A254
B252
C256
D255
18.Redes de computadoresDifícil
O bloqueio head-of-line no HTTP/2 sobre TCP ocorre porque:
AO HTTP/2 usa UDP
BUm segmento TCP perdido atrasa todos os fluxos multiplexados até ser retransmitido
CCada requisição precisa de uma nova conexão TCP, então as requisições seguintes esperam numa fila
DOs servidores não conseguem processar requisições paralelas
19.Sub-redes IPv4Média
A rede 192.168.255.0/24 é dividida em sub-redes /26, numeradas 1, 2, 3, … a partir do menor endereço (a sub-rede 1 começa em .0). Qual é o quarto octeto x do endereço de rede da sub-rede 3?
192.168.255.0/24/26sub-rede 3 (a sub-rede 1 começa em .0)
x =
20.Sub-redes IPv4Difícil
Um host tem o endereço 10.20.120.200/29. Qual é o quarto octeto x do seu endereço de rede?
10.20.120.200/29
x =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: U = 212
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
44 = 0010 1100
invertido: 1101 0011
+1 → 1101 0100
Ler sem sinal
1101 0100₂ = 256 − 44 = 212
Resposta
U = 212
2.Sistemas de numeração
Resposta: R = 49
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
AND dá 1 apenas onde os dois bits são 1.
0011 1001
AND 0011 0001
= 0011 0001
Valor do resultado
0011 0001₂ = 49
Resposta
R = 49
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: (p → r) ∧ (r → p)
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 significa que a implicação vale nos dois sentidos: (a → b) ∧ (b → a).
p ↔ r ≡ (p → r) ∧ (r → p)
Confira com a tabela-verdade
p = 1, r = 1: 1 | 1 1 1 1
p = 1, r = 0: 0 | 0 0 0 1
p = 0, r = 1: 0 | 1 0 0 1
p = 0, r = 0: 1 | 1 0 1 1
Resposta
(p → r) ∧ (r → p)
As colunas depois da barra são as alternativas na ordem mostrada.
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: ∃x (A(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 (A(x) → ∃y R(x, y)) ≡ ∃x (A(x) ∧ ∀y ¬R(x, y))
Resposta
∃x (A(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: AB = 10, CD = 01
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.
Vizinhos de cada 1
Um 1 com um 1 vizinho pode entrar em um grupo de dois ou mais.
m9: m8, m11, m13, m1 → 0
O 1 isolado
m9 = AB′C′D → AB = 10, CD = 01
Resposta
AB = 10, CD = 01
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: Q = 11
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.
Ciclos completos
A cada 16 pulsos o contador volta ao mesmo estado.
30 = 1·16 + 14
Contagem após os pulsos restantes
Q = (9 − 14) mod 16 = 11
Q = 1011₂
Resposta
Q = 11
7.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: φ(77) = 60
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).
Fatores primos
77 = 7·11
Totiente
φ(77) = φ(7)·φ(11) = 6·10 = 60
Resposta
φ(77) = 60
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: m = 119
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 privado
n = 145, φ(n) = 112
d = 17−1 mod 112 = 33
Decifre por elevação ao quadrado repetida
33 = 32 + 1
891 ≡ 89 (mod 145)
892 ≡ 91 (mod 145)
894 ≡ 16 (mod 145)
898 ≡ 111 (mod 145)
8916 ≡ 141 (mod 145)
8932 ≡ 16 (mod 145)
8933 ≡ 89·16 ≡ 119 (mod 145)
Mensagem
m = 119
verificação: 11917 mod 145 = 89
Resposta
m = 119
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: D · 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
D · O custo médio por operação ao longo de uma sequência de operações de pior caso
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: D · n = o(n²), mas n não é o(n)
Porque é esta a resposta
f = o(g) significa que f(n) / g(n) tende a 0; n / n² tende a 0, mas n / n = 1 não.
Resposta
D · n = o(n²), mas n não é o(n)
11.Estruturas de dados
Resposta: A · Lista de adjacência
Porque é esta a resposta
Uma matriz precisaria de 1010 células, quase todas vazias; uma lista de adjacência armazena só as cerca de 400,000 entradas de arestas.
Resposta
A · Lista de adjacência
12.Estruturas de dados
Resposta: A · O(n)
Porque é esta a resposta
Uniões ingênuas podem ligar as árvores em uma longa cadeia, então o find pode seguir n − 1 ponteiros para o pai; as duas heurísticas o deixam perto de constante.
Resposta
A · O(n)
13.Teoria dos grafos
Resposta: H = 360
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 = (7 − 1)!/2 = 720/2 = 360
Resposta
H = 360
14.Teoria dos grafos
Resposta: d(F) = 24
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: 10, C: 1
C (1): B: 3, E: 13, G: 3
B (3): D: 6
G (3)
D (6)
E (13): F: 24
F (24)
Caminho mais curto
A → C → E → F
d(F) = 24
Resposta
d(F) = 24
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: B · Um índice que contém todas as colunas de que a consulta precisa, de modo que a própria tabela não precisa ser lida
Porque é esta a resposta
Se todas as colunas referenciadas estão no índice, o SGBD pode fazer uma varredura só do índice e não buscar as linhas da tabela, o que economiza E/S.
Resposta
B · Um índice que contém todas as colunas de que a consulta precisa, de modo que a própria tabela não precisa ser lida
17.Redes de computadores
Resposta: A · 254
Porque é esta a resposta
Uma /24 tem 8 bits de host, logo 2⁸ = 256 endereços. Os endereços de rede e de broadcast são reservados, restando 254 para hosts.
Resposta
A · 254
18.Redes de computadores
Resposta: B · Um segmento TCP perdido atrasa todos os fluxos multiplexados até ser retransmitido
Porque é esta a resposta
O TCP entrega os bytes em ordem, então uma única perda trava todos os fluxos da conexão. O QUIC (HTTP/3) trata os fluxos de forma independente sobre UDP.
Resposta
B · Um segmento TCP perdido atrasa todos os fluxos multiplexados até ser retransmitido
19.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 128
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).
Tamanho do bloco
26 = 64
Sub-rede número 3
rede: (3 − 1)·64 = 128
broadcast: 128 + 64 − 1 = 191
Resposta
x = 128
20.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 200
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).