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 −16 em complemento de dois de 8 bits. Lido como um número sem sinal, qual é o valor U do padrão?
N = −168 bit
U =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Defina os bits com o resultado de 8 bits de 1110 1111 >> 2. Qual é o valor R do resultado em decimal?
1110 1111>> 2
R =
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Qual fórmula é logicamente equivalente a ¬(p ↔ r)? Clique nela.
¬(p ↔ r)
1p ∧ ¬r
2¬p ∨ ¬r
3p ↔ ¬r
4¬p ↔ ¬r
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
São dadas as premissas p ∨ r; ¬p. Qual conclusão decorre delas? Clique nela.
p ∨ r¬p
1p ∧ r
2r
3¬r
4p
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, D) = Σm(0, 3, 5, 13, 15). Quantos termos produto N ela tem?
F(A, B, C, D) = Σm(0, 3, 5, 13, 15)
N =
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsDifícil
Encontre a forma SOP mínima de F(A, B, C, D) = Σm(1, 2, 5, 9, 10, 11, 12, 13, 15) + d(3, 6), em que d marca as condições irrelevantes (don’t-care). Quantos termos produto N ela tem?
Encontre o inverso de 23 módulo 59: o número x com 0 < x < 59 e 23·x ≡ 1 (mod 59).
a = 23n = 59
23−1 mod 59 =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Cifre a mensagem m = 387 com a chave pública RSA (n, e) = (697, 23). Encontre o texto cifrado c.
n = 697e = 23m = 387
c =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
Você ordena um array de n elementos uma vez e depois responde a k consultas de pertinência com busca binária. Qual é o custo total?
AO(n log n + k log n)
BO(n + k)
CO(nk)
DO(k n log n)
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
Como é classificado o problema do caixeiro-viajante?
AA versão de decisão está em P, mas a versão de otimização é NP-completa
BA versão de decisão é NP-completa e a versão de otimização é NP-difícil
CEstá em P, porque o algoritmo de Dijkstra o resolve visitando cada cidade uma única vez
DÉ indecidível
11.Estruturas de dadosMédia
Como funciona o extract-min em um min-heap binário?
AProcura-se o novo mínimo em todas as folhas
BRemove-se a raiz e desloca-se todos os elementos uma posição à esquerda
CMove-se o último elemento para a raiz e faz-se sift-down
DRemove-se o último elemento do array
12.Estruturas de dadosDifícil
Para uma tabela hash funcionar corretamente, que regra o hash e a igualdade devem seguir?
AOs valores hash devem ser números primos
BChaves diferentes devem ter valores hash diferentes
CChaves iguais devem ter valores hash iguais
DValores hash iguais implicam chaves iguais
13.Teoria dos grafosMédia
Uma árvore tem 2 vértices de grau 3, 3 vértices de grau 5, 2 vértices de grau 2, e todos os seus outros vértices são folhas (grau 1). Quantas folhas L ela tem?
2 × deg 33 × deg 52 × deg 2
L =
14.Teoria dos grafosDifícil
Encontre o peso total W de uma árvore geradora mínima do grafo ponderado.
|V| = 5|E| = 7
W =
15.Bases de dados e SQLMédia
Qual consulta retorna o número de cidades diferentes na tabela customers?
ASELECT COUNT(city) FROM customers GROUP BY city
BSELECT COUNT(DISTINCT city) FROM customers
CSELECT SUM(DISTINCT city) FROM customers
DSELECT DISTINCT COUNT(city) FROM customers
16.Bases de dados e SQLDifícil
Por que muitos SGBDs usam o bloqueio em duas fases estrito, mantendo os bloqueios exclusivos até o commit?
AEvita abortos em cascata, porque ninguém pode ler gravações não confirmadas
BElimina a necessidade de um log de transações
CPermite que as transações leiam dados sujos com segurança
DTorna os deadlocks impossíveis
17.Redes de computadoresMédia
Em qual camada OSI um switch normalmente opera?
ARede (camada 3)
BFísica (camada 1)
CEnlace de dados (camada 2)
DTransporte (camada 4)
18.Redes de computadoresDifícil
Em protocolos de janela deslizante, como o Go-Back-N difere do Selective Repeat após a perda de um quadro?
AO Go-Back-N reenvia o quadro perdido e todos os seguintes; o Selective Repeat reenvia apenas o quadro perdido
BNenhum dos dois jamais reenvia quadros perdidos
CAmbos reenviam a janela inteira desde o início
DO Go-Back-N reenvia apenas o quadro perdido; o Selective Repeat reenvia esse quadro e todos os seguintes
19.Sub-redes IPv4Média
A rede 172.21.0.0/16 é dividida em sub-redes iguais com prefixo /20. Quantas sub-redes N existem?
172.21.0.0/16/20
N =
20.Sub-redes IPv4Difícil
A rede 192.168.245.0/24 é dividida com VLSM para estas LANs: A: 19 hosts, B: 3 hosts, C: 107 hosts, D: 30 hosts. As sub-redes são alocadas a partir de .0 para cima, primeiro a LAN com mais hosts, cada uma com a menor sub-rede que a comporte. Qual é o quarto octeto x do endereço de rede da LAN B?
A: 19B: 3C: 107D: 30
x =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: U = 240
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
16 = 0001 0000
invertido: 1110 1111
+1 → 1111 0000
Ler sem sinal
1111 0000₂ = 256 − 16 = 240
Resposta
U = 240
2.Sistemas de numeração
Resposta: R = 59
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 2 move cada bit 2 posições para a direita; os bits que saem pela extremidade direita se perdem e entram zeros pela esquerda.
1110 1111 >> 2
= 0011 1011
Valor do resultado
0011 1011₂ = 59
Resposta
R = 59
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: p ↔ ¬r
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 1 exatamente quando a e b diferem, o que é a ↔ ¬b.
¬(p ↔ r) ≡ p ↔ ¬r
Confira com a tabela-verdade
p = 1, r = 1: 0 | 0 0 0 1
p = 1, r = 0: 1 | 1 1 1 0
p = 0, r = 1: 1 | 0 1 1 0
p = 0, r = 0: 0 | 0 1 0 1
Resposta
p ↔ ¬r
As colunas depois da barra são as alternativas na ordem mostrada.
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: r
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 = 0, r = 1: p ∧ r = 0, r = 1, ¬r = 0, p = 0
Conclusão
r (silogismo disjuntivo)
Resposta
r
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: N = 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.
BC′D
ABD
A′B′C′D′
A′B′CD
Forma SOP mínima
F = BC′D + ABD + A′B′C′D′ + A′B′CD
N = 4
Resposta
N = 4
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: N = 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.
Implicantes primos
Os maiores grupos que podem ser formados com 1s e Xs.
C′D, B′D, B′C, AD, A′CD′, ABC′
Cobertura mínima
F = C′D + B′C + AD + ABC′
N = 4
Resposta
N = 4
7.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: 23−1 mod 59 = 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).
Algoritmo de Euclides estendido
Cada resto r é escrito como r ≡ t·23 (mod 59).
r = 59, t = 0
r = 23, q = 2, t = 1
r = 13, q = 1, t = −2
r = 10, q = 1, t = 3
r = 3, q = 3, t = −5
r = 1, q = 3, t = 18
Inversa
1 ≡ 18·23 (mod 59)
x = 18
verificação: 23·18 = 414 = 7·59 + 1
Resposta
23−1 mod 59 = 18
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: c = 174
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
3871 ≡ 387 (mod 697)
3872 ≡ 611 (mod 697)
3874 ≡ 426 (mod 697)
3878 ≡ 256 (mod 697)
38716 ≡ 18 (mod 697)
38723 ≡ 387·611·426·18 ≡ 174 (mod 697)
Texto cifrado
c = 174
Resposta
c = 174
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: A · O(n log n + k log n)
Porque é esta a resposta
Ordenar custa O(n log n) e cada consulta O(log n); isso supera k varreduras lineares (O(nk)) quando k é grande.
Resposta
A · O(n log n + k log n)
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: B · A versão de decisão é NP-completa e a versão de otimização é NP-difícil
Porque é esta a resposta
"Existe um percurso de comprimento no máximo k?" é NP-completo; encontrar o percurso mais curto é NP-difícil, pois é pelo menos tão difícil quanto.
Resposta
B · A versão de decisão é NP-completa e a versão de otimização é NP-difícil
11.Estruturas de dados
Resposta: C · Move-se o último elemento para a raiz e faz-se sift-down
Porque é esta a resposta
O último elemento preenche o buraco na raiz e é trocado com o menor filho até a propriedade de heap valer, em O(log n).
Resposta
C · Move-se o último elemento para a raiz e faz-se sift-down
12.Estruturas de dados
Resposta: C · Chaves iguais devem ter valores hash iguais
Porque é esta a resposta
Se duas chaves iguais tivessem hashes diferentes, iriam para buckets diferentes e as buscas falhariam; chaves diferentes ainda podem compartilhar um hash.
Resposta
C · Chaves iguais devem ter valores hash iguais
13.Teoria dos grafos
Resposta: L = 13
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 + 25 = 2(L + 7) − 2
L = 13
Resposta
L = 13
Atalho: L = 2 + Σ (d − 2) sobre os vértices de grau d ≥ 3.
14.Teoria dos grafos
Resposta: W = 18
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
AB (1): tomar
AC (3): tomar
BE (4): tomar
BC (7): descartar, fecha um ciclo
CE (9): descartar, fecha um ciclo
BD (10): tomar
Peso total
W = 1 + 3 + 4 + 10 = 18
Resposta
W = 18
15.Bases de dados e SQL
Resposta: B · SELECT COUNT(DISTINCT city) FROM customers
Porque é esta a resposta
COUNT(DISTINCT city) conta as cidades únicas não NULL; DISTINCT fora do COUNT só remove linhas duplicadas do resultado.
Resposta
B · SELECT COUNT(DISTINCT city) FROM customers
16.Bases de dados e SQL
Resposta: A · Evita abortos em cascata, porque ninguém pode ler gravações não confirmadas
Porque é esta a resposta
O 2PL básico garante a serializabilidade, mas liberar cedo os bloqueios de escrita poderia deixar outras transações lerem dados que depois sofrem rollback; o 2PL estrito evita isso.
Resposta
A · Evita abortos em cascata, porque ninguém pode ler gravações não confirmadas
17.Redes de computadores
Resposta: C · Enlace de dados (camada 2)
Porque é esta a resposta
Um switch padrão aprende endereços MAC e encaminha quadros na camada 2. Switches de camada 3 também fazem roteamento.
Resposta
C · Enlace de dados (camada 2)
18.Redes de computadores
Resposta: A · O Go-Back-N reenvia o quadro perdido e todos os seguintes; o Selective Repeat reenvia apenas o quadro perdido
Porque é esta a resposta
Um receptor Go-Back-N descarta quadros fora de ordem, então o remetente precisa repetir tudo após a perda. O Selective Repeat os armazena em buffer e pede apenas o que falta.
Resposta
A · O Go-Back-N reenvia o quadro perdido e todos os seguintes; o Selective Repeat reenvia apenas o quadro perdido
19.Sub-redes IPv4
Resposta: N = 16
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
20 − 16 = 4
Número de sub-redes
N = 24 = 16
Resposta
N = 16
Cada sub-rede /20 tem 212 − 2 = 4094 hosts utilizáveis.
20.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 192
VLSM: cada LAN recebe a menor sub-rede com 2ʰ − 2 ≥ seu número de hosts, ou seja, prefixo 32 − h. Alocar primeiro as maiores sub-redes mantém cada bloco alinhado em um múltiplo do seu próprio tamanho, então os endereços de rede saem somando os tamanhos dos blocos.