Подсчитайте различные переменные: в таблице истинности 2ⁿ строк, и начинается она со строки, где все переменные равны 1.
Отведите каждой подформуле отдельный столбец и заполняйте столбцы изнутри наружу.
Применяйте правило каждой связки: → равно 0 только для 1 → 0, ↔ равно 1, когда обе части совпадают.
Для эквивалентностей сравнивайте последние столбцы строка за строкой; для рассуждения смотрите только на строки, в которых все посылки равны 1.
Чтобы отрицать высказывание с квантором, переносите ¬ внутрь, меняйте ∀ и ∃ местами и отрицайте внутреннюю формулу.
Цифровая логика: вентили, карты Карно и триггеры
Основные вентили
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
Правила булевой алгебры
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
Законы де Моргана
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
Порядок на карте Карно
00, 01, 11, 10 (Gray code)
Группа из 2ᵏ клеток
теряет k переменных
Мультиплексор 4 в 1
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
Триггеры
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
Счётчики
n-разрядный: 2ⁿ состояний; по модулю N: наименьшее n, при котором 2ⁿ ≥ N; fout = fclk/N
Асинхронный счётчик
fmax = 1/(n·tpd)
Кольцевой счётчик и счётчик Джонсона
n и 2n состояний
Метод
Для схемы идите от входов к выходу вентиль за вентилем и записывайте значение на каждом проводе или запишите её выражение и заполните таблицу истинности.
Для упрощения поставьте единицы (и безразличные состояния как X) на карту Карно со строками и столбцами в коде Грея: 00, 01, 11, 10.
Покройте единицы как можно меньшим числом как можно больших групп по 1, 2, 4, 8 или 16 клеток, с переходом через края; каждая группа — один член-произведение из переменных, которые остаются постоянными. Для формы POS группируйте нули.
Для триггеров и счётчиков считывайте входы на каждом активном фронте тактового сигнала, записывайте состояние после каждого фронта и помните, что n-разрядный счётчик возвращается к началу после 2ⁿ состояний.
Теория чисел и модульная арифметика
Деление с остатком
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
Евклид
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
Наименьшее общее кратное
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
Обратная матрица
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
Линейное сравнение
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
Функция Эйлера
φ(n) = n·∏(1 − 1/p), φ(pᵏ) = pᵏ − pᵏ⁻¹
Ферма
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
Метод
Сначала приведите каждое число по модулю n; остатки лежат от 0 до n − 1.
Для НОД делите с остатком по алгоритму Евклида; последний ненулевой остаток и есть НОД.
Для обратного элемента запустите расширенный алгоритм и возьмите коэффициент при a; если он отрицательный, прибавьте n.
Решайте a·x ≡ b умножением на a⁻¹; два сравнения объединяйте, записывая x = r₁ + m₁k.
Для степеней запишите показатель в двоичном виде и многократно возводите в квадрат; в RSA d = e⁻¹ mod φ(n), где φ(n) = (p − 1)(q − 1).
Теория графов
Лемма о рукопожатиях
Σ deg(v) = 2|E|
Полные графы
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Регулярный граф
|E| = n·k/2
Дерево и лес
|E| = n − 1, |E| = n − c
Листья дерева
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Эйлер
цикл: все степени чётные; путь: ровно две нечётные степени
Гамильтоновы циклы в Kn
(n − 1)!/2
Обновление в алгоритме Дейкстры
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
Маршруты длины L
(Mᴸ)ij
Метод
Запишите степень каждой вершины; сумма степеней равна удвоенному числу рёбер.
В задачах об эйлеровых путях проверьте, что граф связный, и посчитайте вершины нечётной степени.
Для деревьев используйте n − 1 ребро и лемму о рукопожатиях.
В алгоритме Дейкстры ведите таблицу предварительных расстояний и на каждом шаге фиксируйте нефиксированную вершину с наименьшим расстоянием.
Для минимального остовного дерева отсортируйте рёбра по весу и пропускайте каждое ребро, замыкающее цикл (Краскал), либо растите одно дерево из начальной вершины (Прим).
Подсети IPv4
Узлы в подсети
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
Размер блока
256 − (mask octet)
Адрес сети
IP AND маска
Широковещательный адрес
IP OR (NOT маска): все биты узла равны 1
Подсети из n заимствованных битов
2n
2Тренировочные задачи
1.Системы счисленияСредняя
Запишите −111 как 8-битную комбинацию в дополнительном коде. Прочитайте комбинацию как беззнаковое двоичное число: каково его значение U в десятичной системе?
N = −1118 bit
U =
2.Системы счисленияСложная
Установите биты в 8-битный результат операции 0110 1101 XOR 0101 0000. Чему равно значение результата R в десятичной системе?
0110 1101XOR0101 0000
R =
3.Логика высказываний и доказательстваСредняя
Какая формула логически эквивалентна ¬(q ∨ p)? Нажмите на неё.
¬(q ∨ p)
1q ∨ ¬p
2¬q ∨ ¬p
3¬q ∧ ¬p
4¬q ∧ p
4.Логика высказываний и доказательстваСложная
В скольких из 16 строк таблицы истинности (r ↔ (¬s ∨ r)) → ((q → ¬s) → (p ↔ q)) истинно? Обозначим это число N.
(r ↔ (¬s ∨ r)) → ((q → ¬s) → (p ↔ q))
N =
5.Цифровая логика: вентили, карты Карно и триггерыСредняя
У мультиплексора 4 в 1 адресные входы S₁ = A и S₀ = B, а информационные входы подключены так: I₀ = C, I₁ = 1, I₂ = C, I₃ = C. Для скольких из 8 комбинаций A, B и C выход F = 1? Найдите N.
I₀ = CI₁ = 1I₂ = CI₃ = C
N =
6.Цифровая логика: вентили, карты Карно и триггерыСложная
Для F(A, B, C, D) = Σm(1, 4, 5, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15) + d(0, 2), где d обозначает безразличные состояния, найдите число N существенных простых импликант.
Найдите наименьшее положительное целое x, для которого x ≡ 4 (mod 5) и x ≡ 1 (mod 9).
x ≡ 4 (mod 5)x ≡ 1 (mod 9)
x =
8.Теория чисел и модульная арифметикаСложная
В ключе RSA p = 11, q = 47 и e = 11. Расшифруйте шифртекст c = 257: найдите сообщение m.
p = 11q = 47e = 11c = 257
m =
9.Алгоритмы и сложностьСредняя
Какова временная сложность быстрой сортировки (quicksort) в худшем случае?
AO(n²)
BO(n log n)
CO(log n)
DO(n)
10.Алгоритмы и сложностьСложная
Какое утверждение о P и NP верно?
AКаждая задача из P также принадлежит NP
BNP означает «неполиномиальный» (not polynomial)
CРешения задач NP невозможно быстро проверить
DДоказано, что P ≠ NP
11.Структуры данныхСредняя
У двоичного дерева корень 1 с левым потомком 2 и правым потомком 3; у узла 2 потомки 4 (левый) и 5 (правый). Каков прямой обход (preorder)?
A4 5 2 3 1
B1 2 4 5 3
C4 2 5 1 3
D1 2 3 4 5
12.Структуры данныхСложная
Какую гарантию дают правила красно-чёрного дерева относительно высоты дерева с n ключами?
AВысота не превышает n / 2
BВысота не превышает 2 log2(n + 1)
CВысота не превышает log2 n + 1
DВысота равна ровно log2 n
13.Теория графовСредняя
Есть ли в связном графе эйлеров цикл, эйлеров путь, не являющийся циклом, или ни то ни другое? Нажмите на ваш ответ.
|V| = 5|E| = 5
1Эйлеров цикл
2Эйлеров путь, не цикл
3ни то, ни другое
14.Теория графовСложная
Алгоритм Краскала строит минимальное остовное дерево. Нажмите на ребро, которое он добавляет под номером 3; пропущенные рёбра не считаются.
k = 3
1ребро AB
2ребро AC
3ребро BC
4ребро BD
5ребро CE
6ребро DE
7ребро EF
8ребро BE
15.Базы данных и SQLСредняя
Что делает ROLLBACK TO SAVEPOINT s1?
AЗавершает транзакцию и фиксирует всё
BОтменяет изменения, сделанные после точки сохранения s1, оставляя транзакцию открытой
CОтменяет всю транзакцию с самого начала
DУдаляет точку сохранения и все таблицы, изменённые с тех пор
16.Базы данных и SQLСложная
Каков результат SELECT COUNT(col) FROM t, если все значения в col равны NULL, а в таблице 10 строк?
AОшибка
B10
C0
DNULL
17.Компьютерные сетиСредняя
Сколько адресов узлов можно использовать в подсети IPv4 /26?
A126
B64
C30
D62
18.Компьютерные сетиСложная
Чем в протоколах со скользящим окном Go-Back-N отличается от Selective Repeat после потери одного кадра?
AGo-Back-N повторяет потерянный кадр и все последующие; Selective Repeat — только потерянный
BОба повторяют всё окно с начала
CGo-Back-N повторяет только потерянный кадр; Selective Repeat повторяет этот кадр и все последующие
DНи один из них никогда не повторяет потерянные кадры
19.Подсети IPv4Средняя
Сеть 192.168.136.0/24 разделена на подсети /29, пронумерованные 1, 2, 3, … начиная с младшего адреса (подсеть 1 начинается с .0). Чему равен четвёртый октет x широковещательного адреса подсети 2?
192.168.136.0/24/29подсеть 2 (подсеть 1 начинается с .0)
x =
20.Подсети IPv4Сложная
Узел имеет адрес 172.20.194.111/22. Чему равен третий октет x адреса его сети?
172.20.194.111/22
x =
3Растворы
1.Системы счисления
Ответ: U = 145
Позиционные системы счисления: каждая цифра стоит своего значения, умноженного на степень основания. В двоичной системе разряды стоят 1, 2, 4, 8, 16, …, в шестнадцатеричной 1, 16, 256, …, а A–F обозначают 10–15. В 8-битном дополнительном коде крайний левый бит стоит −128 вместо +128; так хранятся отрицательные числа.
Инвертируйте и прибавьте единицу
111 = 0110 1111
инвертировано: 1001 0000
+1 → 1001 0001
Прочитайте как беззнаковое
1001 0001₂ = 256 − 111 = 145
Ответ
U = 145
2.Системы счисления
Ответ: R = 61
Установка битов: каждый бит стоит степень двойки (128, 64, …, 1). Одна шестнадцатеричная цифра — это ровно четыре бита, а в 8-битном дополнительном коде крайний левый бит стоит −128. Побитовые операции работают с каждой позицией бита отдельно.
Бит за битом
XOR даёт 1 там, где два бита различаются.
0110 1101
XOR 0101 0000
= 0011 1101
Значение результата
0011 1101₂ = 61
Ответ
R = 61
3.Логика высказываний и доказательства
Ответ: ¬q ∧ ¬p
Логическая эквивалентность: две формулы эквивалентны (≡), если в каждой строке таблицы истинности они имеют одинаковое значение. Тавтология равна 1 в каждой строке, противоречие равно 0 в каждой строке, а нейтральная формула (contingency) — ни то ни другое. Полезные законы: законы де Моргана, ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b и ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b; a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (контрапозиция); ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b; а также законы дистрибутивности, a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c).
Закон
Закон де Моргана: ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b. ∨ превращается в ∧, и обе части отрицаются.
¬(q ∨ p) ≡ ¬q ∧ ¬p
Проверка по таблице истинности
p = 1, q = 1: 0 | 1 0 0 0
p = 1, q = 0: 0 | 0 1 0 1
p = 0, q = 1: 0 | 1 1 0 0
p = 0, q = 0: 1 | 1 1 1 0
Ответ
¬q ∧ ¬p
Столбцы после черты — варианты ответа в показанном порядке.
4.Логика высказываний и доказательства
Ответ: N = 12
Таблицы истинности: у формулы с n различными переменными 2ⁿ строк, по одной для каждой комбинации значений истинности (1 = истина, 0 = ложь). Работайте изнутри наружу и отводите каждой подформуле отдельный столбец. ¬a меняет значение на противоположное; a ∧ b равно 1 только тогда, когда оба равны 1; a ∨ b равно 0 только тогда, когда оба равны 0; a → b равно 0 только при a = 1 и b = 0; a ↔ b равно 1, когда обе части равны.
5.Цифровая логика: вентили, карты Карно и триггеры
Ответ: N = 5
Мультиплексор: мультиплексор 2ⁿ в 1 передаёт на выход один из своих информационных входов; адресные входы, читаемые как двоичное число, выбирают, какой именно. Для мультиплексора 4 в 1 с адресами S₁S₀ = AB: F = A′B′·I₀ + A′B·I₁ + AB′·I₂ + AB·I₃. Если подключить информационные входы к 0, 1, C или C′, мультиплексор реализует любую функцию от A, B и C, что — распространённый способ построить логику на одной микросхеме.
Выражение выхода
F = A′B′C + A′B + AB′C + ABC
Строки с F = 1
ABC = 001, 010, 011, 101, 111
N = 5
Ответ
N = 5
6.Цифровая логика: вентили, карты Карно и триггеры
Ответ: N = 2
Карты Карно: клетки упорядочены по коду Грея (00, 01, 11, 10), поэтому соседние клетки, включая те, что через края, отличаются ровно одной переменной. Группируйте единицы в прямоугольники по 1, 2, 4, 8 или 16 клеток, как можно большие и в как можно меньшем числе, пока не будет покрыта каждая единица. Каждая группа — один член-произведение: переменные, которые внутри неё остаются постоянными. Группа из 2ᵏ клеток теряет k переменных. Безразличные состояния (X) можно использовать, чтобы увеличить группы, но покрывать их не обязательно. Если группировать нули, получится минимальная форма POS.
Простые импликанты
Самые большие группы, которые можно образовать из единиц и X.
C′, B′D′, AD′, AB
Существенные простые импликанты
C′, AB
N = 2
Ответ
N = 2
7.Теория чисел и модульная арифметика
Ответ: x = 19
Обратные элементы и сравнения: у a есть обратный по модулю n ровно тогда, когда НОД(a, n) = 1. Расширенный алгоритм Евклида записывает 1 = s·n + t·a, откуда a⁻¹ ≡ t (mod n). Сравнение a·x ≡ b (mod n) при НОД(a, n) = 1 имеет решение x ≡ a⁻¹·b. Два сравнения x ≡ r₁ (mod m₁) и x ≡ r₂ (mod m₂) со взаимно простыми модулями имеют одно решение по модулю m₁·m₂ (китайская теорема об остатках). Функция Эйлера φ(n) считает числа от 1 до n, взаимно простые с n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p).
Первое сравнение
x = 4 + 5k
Второе сравнение
4 + 5k ≡ 1 (mod 9) → 5k ≡ 6 (mod 9)
k ≡ 2·6 ≡ 3 (mod 9)
Результат
x = 4 + 5·3 = 19
x = 19
проверка: 19 mod 5 = 4, 19 mod 9 = 1
Ответ
x = 19
8.Теория чисел и модульная арифметика
Ответ: m = 433
Степени по модулю и RSA: вычисляйте aᵏ mod n многократным возведением в квадрат: запишите k в двоичном виде, возводите в квадрат, приводите по модулю после каждого шага и перемножайте те степени, чей бит равен 1. Ферма: aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) для простого p, не делящего a, поэтому показатель можно приводить по модулю p − 1. RSA: выберите простые p и q, n = p·q и φ(n) = (p − 1)(q − 1); открытый показатель e взаимно прост с φ(n), а закрытый показатель d = e⁻¹ mod φ(n). Шифруйте как c = mᵉ mod n и расшифровывайте как m = cᵈ mod n.
При постоянно неудачном выборе опорных элементов (например, уже отсортированные данные и первый элемент в качестве опорного) разбиения получаются несбалансированными, что даёт O(n²). В среднем случае сложность составляет O(n log n).
Ответ
A · O(n²)
10.Алгоритмы и сложность
Ответ: A · Каждая задача из P также принадлежит NP
Почему это ответ
P ⊆ NP: если Вы можете быстро решить задачу, то можете и быстро проверить решение. Вопрос о том, верно ли P = NP, по-прежнему открыт.
Ответ
A · Каждая задача из P также принадлежит NP
11.Структуры данных
Ответ: B · 1 2 4 5 3
Почему это ответ
Прямой обход посещает 1, затем его левое поддерево (2, 4, 5), затем 3; остальные варианты — симметричный, обратный обход и обход по уровням.
Ответ
B · 1 2 4 5 3
12.Структуры данных
Ответ: B · Высота не превышает 2 log2(n + 1)
Почему это ответ
На каждом пути одинаковое число чёрных узлов, а красные узлы не могут быть соседними, поэтому самый длинный путь не более чем вдвое длиннее самого короткого, что даёт высоту O(log n).
Ответ
B · Высота не превышает 2 log2(n + 1)
13.Теория графов
Ответ: Эйлеров цикл
Эйлер, Гамильтон и деревья: связный граф имеет эйлеров цикл (каждое ребро один раз, с возвратом в начало), когда все вершины имеют чётную степень, и эйлеров путь, не являющийся циклом, когда ровно две вершины имеют нечётную степень; тогда путь идёт от одной нечётной вершины к другой. Гамильтонов цикл посещает каждую вершину один раз; в Kn их (n − 1)!/2. У дерева на n вершинах n − 1 ребро, а связный граф с m рёбрами сохраняет остовное дерево после удаления m − n + 1 рёбер.
Кратчайшие пути и остовные деревья: алгоритм Дейкстры фиксирует по одной вершине на шаге: нефиксированную вершину с наименьшим предварительным расстоянием. Её расстояние становится окончательным, а каждый сосед v получает d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)). Алгоритм Краскала строит минимальное остовное дерево, беря рёбра от лёгких к тяжёлым и пропуская любое ребро, которое замкнуло бы цикл; алгоритм Прима растит одно дерево из начальной вершины, всегда добавляя самое лёгкое ребро, выходящее из него. В остовном дереве на n вершинах n − 1 ребро.
Алгоритм Краскала
1. CE (1)
2. AC (2)
3. BD (6)
4. DE (9)
5. EF (11)
номер ребра 3
BD
Ответ
ребро BD
15.Базы данных и SQL
Ответ: B · Отменяет изменения, сделанные после точки сохранения s1, оставляя транзакцию открытой
Почему это ответ
Точка сохранения отмечает место внутри транзакции; откат к ней отменяет последующую работу, а более ранние изменения остаются ожидающими до COMMIT.
Ответ
B · Отменяет изменения, сделанные после точки сохранения s1, оставляя транзакцию открытой
16.Базы данных и SQL
Ответ: C · 0
Почему это ответ
COUNT(col) подсчитывает значения, отличные от NULL, поэтому возвращает 0; COUNT(*) вернул бы 10.
Ответ
C · 0
17.Компьютерные сети
Ответ: D · 62
Почему это ответ
В подсети /26 6 бит узла: 2⁶ = 64 адреса, за вычетом адреса сети и широковещательного адреса остаётся 62 узла.
Ответ
D · 62
18.Компьютерные сети
Ответ: A · Go-Back-N повторяет потерянный кадр и все последующие; Selective Repeat — только потерянный
Почему это ответ
Получатель Go-Back-N отбрасывает кадры, пришедшие не по порядку, поэтому отправитель должен повторить всё после потери. Selective Repeat буферизует их и запрашивает только недостающий кадр.
Ответ
A · Go-Back-N повторяет потерянный кадр и все последующие; Selective Repeat — только потерянный
19.Подсети IPv4
Ответ: x = 15
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).
Размер блока
23 = 8
Подсеть номер 2
сеть: (2 − 1)·8 = 8
широковещательный: 8 + 8 − 1 = 15
Ответ
x = 15
20.Подсети IPv4
Ответ: x = 192
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).