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
Escreva −67 como padrão de 8 bits em complemento para dois. Leia o padrão como número binário sem sinal: qual é o seu valor U em decimal?
N = −678 bit
U =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Defina os bits com o resultado de 8 bits de 1011 1101 AND 0001 0111. Qual é o valor R do resultado em decimal?
1011 1101AND0001 0111
R =
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Você quer demonstrar p → q por absurdo. Qual afirmação você supõe no início? Clique nela.
p → q
1¬p → ¬q
2¬p ∧ q
3p ∧ ¬q
4¬p ∧ ¬q
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
São dadas as premissas p ∨ r; p → q; r → q. Qual conclusão decorre delas? Clique nela.
p ∨ rp → qr → q
1p ∧ r
2p
3q
4¬q
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, 1, 2, 6, 7, 8, 11, 12, 13)
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 Johnson de 4 bits Q₃Q₂Q₁Q₀ começa em 0000. A cada borda do clock os bits se deslocam uma posição para a direita (Q₃ → Q₂ → Q₁ → Q₀) e Q₃ recebe o inverso de Q₀. Dê o estado Q = Q₃Q₂Q₁Q₀ como número decimal após 6 bordas do clock.
Q₃Q₂Q₁Q₀ = 00006
Q =
7.Teoria dos números e aritmética modularMédia
Encontre o menor inteiro positivo x com x ≡ 1 (mod 3) e x ≡ 0 (mod 5).
x ≡ 1 (mod 3)x ≡ 0 (mod 5)
x =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Uma chave RSA usa os primos p = 5 e q = 23 e o expoente público e = 19. Encontre o expoente privado d (0 < d < φ(n)).
p = 5q = 23e = 19
d =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
Qual é a complexidade de tempo de: for i = 1 to n: for j = 1 to i: faça trabalho O(1)?
AO(n)
BO(n³)
CO(n²)
DO(n log n)
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
Um problema é NP-completo se ele:
AÉ impossível de resolver
BEstá fora de NP, mas é mais difícil que todos os problemas NP, como o problema da parada
CEstá em NP e todo problema NP se reduz a ele em tempo polinomial
DPode ser resolvido em tempo polinomial
11.Estruturas de dadosMédia
Um nó de uma árvore binária de busca tem subárvore direita. Onde está o seu sucessor em ordem?
ANo nó mais à esquerda da sua subárvore direita
BSempre no seu filho direito
CNo nó mais à direita da sua subárvore esquerda
DSempre no seu pai
12.Estruturas de dadosDifícil
Inserir uma chave em uma árvore AVL deixa a subárvore esquerda de um nó alta demais, e a nova chave foi para a subárvore esquerda do seu filho esquerdo (caso esquerda-esquerda). Qual correção é aplicada?
AUma rotação simples à esquerda no nó desbalanceado
BUma rotação simples à direita no nó desbalanceado
CRecolorir o nó e o seu filho
DUma rotação à esquerda no filho e depois uma à direita no nó
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| = 6|E| = 8
1Circuito euleriano
2Caminho euleriano, sem circuito
3nenhuma das duas
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
O que significa a dependência funcional A → B?
ACada valor de A está associado a exatamente um valor de B
BA é uma chave estrangeira que referencia B
CA e B são ambos chaves primárias
DCada valor de B está associado a exatamente um valor de A
16.Bases de dados e SQLDifícil
Uma subconsulta correlacionada é aquela que:
AReferencia colunas da consulta externa e é avaliada para cada linha externa
BUsa apenas funções de agregação
CÉ executada apenas uma vez antes da consulta externa e guarda o resultado em cache para todas as linhas
DJunta duas tabelas por meio de uma chave estrangeira
17.Redes de computadoresMédia
Um sinal percorre 2000 km de fibra a cerca de 2 × 10⁸ m/s. Qual é o atraso de propagação?
A1 ms
B10 ms
C100 ms
D0,1 ms
18.Redes de computadoresDifícil
As estações A e C alcançam o ponto de acesso B, mas não se ouvem, de modo que seus quadros colidem em B. Como o 802,11 ajuda?
ARoteando os quadros de A através de C
BAumentando o TTL dos quadros
CFazendo A e C usarem detecção de colisões, de modo que parem de enviar quando os quadros se sobrepuserem
DTrocas opcionais RTS/CTS, de modo que o CTS do AP diz a todas as estações próximas que esperem
19.Sub-redes IPv4Média
A rede 192.168.10.0/24 tem de ser dividida em pelo menos 5 sub-redes iguais. Se pedir emprestados o menor número de bits possível, quantos hosts utilizáveis H tem cada sub-rede?
192.168.10.0/245 subnets
H =
20.Sub-redes IPv4Difícil
Um roteador tem rotas para estas redes: 10.82.244.0/24, 10.82.245.0/24. Qual é o maior comprimento de prefixo p de uma única rota sumarizada que cubra todas elas?
10.82.244.0/24 … 10.82.245.0/24
p =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: U = 189
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.
Inverter e somar um
67 = 0100 0011
invertido: 1011 1100
+1 → 1011 1101
Ler sem sinal
1011 1101₂ = 256 − 67 = 189
Resposta
U = 189
2.Sistemas de numeração
Resposta: R = 21
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.
1011 1101
AND 0001 0111
= 0001 0101
Valor do resultado
0001 0101₂ = 21
Resposta
R = 21
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: p ∧ ¬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).
Partes da implicação
a = p, b = q
Negação da implicação
¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b = p ∧ ¬q
Resposta
p ∧ ¬q
Se a suposição leva a uma contradição, a implicação deve ser verdadeira.
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: q
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 = 1, q = 1, r = 1: p ∧ r = 1, p = 1, q = 1, ¬q = 0
p = 1, q = 1, r = 0: p ∧ r = 0, p = 1, q = 1, ¬q = 0
p = 0, q = 1, r = 1: p ∧ r = 0, p = 0, q = 1, ¬q = 0
Conclusão
q (demonstração por casos)
Resposta
q
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: AB = 10, CD = 11
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.
m11: m10, m9, m15, m3 → 0
O 1 isolado
m11 = AB′CD → AB = 10, CD = 11
Resposta
AB = 10, CD = 11
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: Q = 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.
Estado após cada borda
0000 → 1000 → 1100 → 1110 → 1111 → 0111 → 0011
Valor decimal
0011₂ = 3
Resposta
Q = 3
7.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: x = 10
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 = 1 + 3k
Segunda congruência
1 + 3k ≡ 0 (mod 5) → 3k ≡ 4 (mod 5)
k ≡ 2·4 ≡ 3 (mod 5)
Resultado
x = 1 + 3·3 = 10
x = 10
verificação: 10 mod 3 = 1, 10 mod 5 = 0
Resposta
x = 10
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: d = 51
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 = 5·23 = 115
φ(n) = 4·22 = 88
Algoritmo de Euclides estendido
r = 88, t = 0
r = 19, q = 4, t = 1
r = 12, q = 1, t = −4
r = 7, q = 1, t = 5
r = 5, q = 1, t = −9
r = 2, q = 2, t = 14
r = 1, q = 2, t = −37
Expoente privado
d = 51
verificação: 19·51 = 969 = 11·88 + 1
Resposta
d = 51
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: C · O(n²)
Porque é esta a resposta
O corpo interno executa n(n + 1) / 2 vezes no total, o que continua sendo quadrático.
Resposta
C · O(n²)
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: C · Está em NP e todo problema NP se reduz a ele em tempo polinomial
Porque é esta a resposta
Problemas NP-completos são os mais difíceis em NP; um algoritmo polinomial para um deles daria um para todo NP.
Resposta
C · Está em NP e todo problema NP se reduz a ele em tempo polinomial
11.Estruturas de dados
Resposta: A · No nó mais à esquerda da sua subárvore direita
Porque é esta a resposta
Todas as chaves maiores próximas do nó estão na sua subárvore direita, e a menor delas é o nó mais à esquerda ali.
Resposta
A · No nó mais à esquerda da sua subárvore direita
12.Estruturas de dados
Resposta: B · Uma rotação simples à direita no nó desbalanceado
Porque é esta a resposta
No caso esquerda-esquerda, uma rotação à direita sobe o filho esquerdo e restaura o balanceamento; os casos em zigue-zague exigem rotação dupla.
Resposta
B · Uma rotação simples à direita no nó desbalanceado
13.Teoria dos grafos
Resposta: Caminho euleriano, sem circuito
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.
O caminho euleriano começa em um vértice ímpar e termina no outro.
14.Teoria dos grafos
Resposta: d(F) = 5
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: 5, D: 3, G: 12
D (3): E: 11, F: 5
C (5)
F (5)
E (11)
G (12)
Caminho mais curto
A → B → D → F
d(F) = 5
Resposta
d(F) = 5
15.Bases de dados e SQL
Resposta: A · Cada valor de A está associado a exatamente um valor de B
Porque é esta a resposta
A → B significa que duas linhas com o mesmo valor de A devem ter o mesmo valor de B; A determina B.
Resposta
A · Cada valor de A está associado a exatamente um valor de B
16.Bases de dados e SQL
Resposta: A · Referencia colunas da consulta externa e é avaliada para cada linha externa
Porque é esta a resposta
Subconsultas correlacionadas dependem da linha externa atual, por isso são avaliadas logicamente linha a linha (otimizadores podem reescrevê-las como junções).
Resposta
A · Referencia colunas da consulta externa e é avaliada para cada linha externa
17.Redes de computadores
Resposta: B · 10 ms
Porque é esta a resposta
2 × 10⁶ m / 2 × 10⁸ m/s = 0,01 s = 10 ms. O atraso de propagação depende da distância e do meio, não do tamanho do pacote.
Resposta
B · 10 ms
18.Redes de computadores
Resposta: D · Trocas opcionais RTS/CTS, de modo que o CTS do AP diz a todas as estações próximas que esperem
Porque é esta a resposta
Uma estação envia Request to Send; o AP responde Clear to Send, que todas as estações em seu alcance ouvem, e as estações ocultas aguardam pelo tempo reservado.
Resposta
D · Trocas opcionais RTS/CTS, de modo que o CTS do AP diz a todas as estações próximas que esperem
19.Sub-redes IPv4
Resposta: H = 30
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
23 = 8 ≥ 5 → b = 3, /27
Hosts por sub-rede
25 − 2 = 30
Resposta
H = 30
20.Sub-redes IPv4
Resposta: p = 23
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.