พื้นฐานวิทยาการคอมพิวเตอร์: ชุดสรุปเร่งรัด

สรุปสูตร ขั้นตอนวิธีทำที่สำคัญของทุกหัวข้อ และโจทย์ฝึก 20 ข้อ พร้อมเฉลยละเอียดไว้ท้ายเล่ม

โจทย์ใหม่กลับไปที่รายวิชา

ในหน้าต่างพิมพ์ ให้เลือก “บันทึกเป็น PDF” เพื่อเก็บสำเนาไว้ในอุปกรณ์ของคุณ

1สูตรและวิธีทำ

ระบบเลข

ค่าประจำตำแหน่ง
ฐานสอง 2k, ฐานแปด 8k, ฐานสิบหก 16k
เป็นเลขฐานสิบ
Σ dk·bk
จากเลขฐานสิบ
หารด้วยฐาน อ่านเศษจากล่างขึ้นบน
ฐานสิบหก ↔ ฐานสอง
เลขฐานสิบหกหนึ่งหลัก = 4 บิต
two’s complement
กลับบิตแล้วบวก 1

ตรรกศาสตร์ประพจน์และการพิสูจน์

แถวของตารางค่าความจริง
2ⁿ
นัยสำคัญ (ถ้า–แล้ว)
p → q ≡ ¬p ∨ q ≡ ¬q → ¬p
นิเสธของนัย
¬(p → q) ≡ p ∧ ¬q
เงื่อนไขสองทาง
p ↔ q ≡ (p → q) ∧ (q → p)
กฎของเดอมอร์แกน
¬(p ∧ q) ≡ ¬p ∨ ¬q, ¬(p ∨ q) ≡ ¬p ∧ ¬q
กฎการแจกแจง
p ∨ (q ∧ r) ≡ (p ∨ q) ∧ (p ∨ r), p ∧ (q ∨ r) ≡ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r)
นิเสธของตัวบ่งปริมาณ
¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x), ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)
โมดัสโพเนนส์ โมดัสโทลเลนส์
p → q, p ⊢ q; p → q, ¬q ⊢ ¬p

วิธีการ

  1. นับจำนวนตัวแปรที่ต่างกัน ตารางค่าความจริงมี 2ⁿ แถว โดยเริ่มจากแถวที่ทุกตัวเป็น 1
  2. ให้ทุกประพจน์ย่อยมีคอลัมน์ของตัวเอง และเติมคอลัมน์จากด้านในออกมาด้านนอก
  3. ใช้กฎของตัวเชื่อมแต่ละตัว: → เป็น 0 เฉพาะเมื่อ 1 → 0 และ ↔ เป็น 1 เมื่อทั้งสองข้างมีค่าเท่ากัน
  4. สำหรับความสมมูล ให้เปรียบเทียบคอลัมน์สุดท้ายทีละแถว สำหรับการอ้างเหตุผล ให้ดูเฉพาะแถวที่ทุกสมมติฐานเป็น 1
  5. การหานิเสธของข้อความที่มีตัวบ่งปริมาณ ให้ย้าย ¬ เข้าไปด้านใน สลับ ∀ กับ ∃ และใส่นิเสธให้สูตรด้านใน

ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อป

เกตพื้นฐาน
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
กฎของพีชคณิตแบบบูล
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
กฎของเดอมอร์แกน
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
ลำดับของแผนที่คาร์โนห์
00, 01, 11, 10 (Gray code)
กลุ่มของ 2ᵏ เซลล์
สูญเสีย k ตัวแปร
มัลติเพล็กเซอร์ 4 ต่อ 1
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
ฟลิปฟล็อป
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
ตัวนับ
n บิต: 2ⁿ สถานะ; มอด N: n ที่น้อยที่สุดที่ 2ⁿ ≥ N; fout = fclk/N
ตัวนับริปเปิล
fmax = 1/(n·tpd)
ตัวนับริงและตัวนับจอห์นสัน
n และ 2n สถานะ

วิธีการ

  1. สำหรับวงจร ให้ทำจากอินพุตไปถึงเอาต์พุตทีละเกตและเขียนค่าบนทุกเส้น หรือเขียนนิพจน์ของมันแล้วเติมตารางค่าความจริง
  2. สำหรับการทำให้ง่าย ให้ใส่ 1 (และค่าไม่สนใจเป็น X) ลงในแผนที่คาร์โนห์ที่มีแถวและคอลัมน์เรียงตามรหัสเกรย์: 00, 01, 11, 10
  3. ครอบคลุม 1 ด้วยกลุ่ม 1, 2, 4, 8 หรือ 16 เซลล์ให้น้อยที่สุดและใหญ่ที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ โดยพันข้ามขอบ แต่ละกลุ่มคือหนึ่งพจน์ผลคูณที่ประกอบด้วยตัวแปรที่คงที่ จัดกลุ่ม 0 สำหรับรูป POS
  4. สำหรับฟลิปฟล็อปและตัวนับ ให้อ่านอินพุตที่ขอบแอ็กทีฟของสัญญาณนาฬิกาแต่ละขอบ เขียนสถานะหลังทุกขอบ และจำไว้ว่าตัวนับ n บิตวนกลับหลัง 2ⁿ สถานะ

ทฤษฎีจำนวนและเลขคณิตมอดูลาร์

การหารที่มีเศษ
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
ยูคลิด
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
ตัวคูณร่วมน้อย
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
อินเวอร์ส
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
ความสอดคล้องเชิงเส้น
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
ฟังก์ชันโทเทียนต์ของออยเลอร์
φ(n) = n·∏(1 − 1/p), φ(pᵏ) = pᵏ − pᵏ⁻¹
แฟร์มา
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

วิธีการ

  1. ลดทุกจำนวนมอดูโล n ก่อน เศษจะอยู่ระหว่าง 0 ถึง n − 1
  2. สำหรับ ห.ร.ม. ให้หารซ้ำด้วยขั้นตอนวิธีของยูคลิด เศษที่ไม่เป็นศูนย์ตัวสุดท้ายคือ ห.ร.ม.
  3. สำหรับตัวผกผัน ให้ทำขั้นตอนวิธีแบบขยาย และเก็บสัมประสิทธิ์ของ a ถ้าเป็นลบให้บวก n
  4. แก้ a·x ≡ b โดยคูณด้วย a⁻¹ รวมสองความสอดคล้องโดยเขียน x = r₁ + m₁k
  5. สำหรับเลขยกกำลัง ให้เขียนเลขชี้กำลังเป็นเลขฐานสองแล้วยกกำลังสองซ้ำ ใน RSA จะได้ d = e⁻¹ mod φ(n) โดย φ(n) = (p − 1)(q − 1)

ทฤษฎีกราฟ

เล็มมาการจับมือ
Σ deg(v) = 2|E|
กราฟบริบูรณ์
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
กราฟปรกติ
|E| = n·k/2
ต้นไม้และป่า
|E| = n − 1, |E| = n − c
ใบของต้นไม้
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
ออยเลอร์
วงจร: ดีกรีเป็นคู่ทุกจุดยอด; ทางเดิน: มีดีกรีคี่พอดี 2 จุดยอด
วงจรแฮมิลตันใน Kn
(n − 1)!/2
การปรับค่าของไดก์สตรา
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
วอล์กความยาว L
(Mᴸ)ij

วิธีการ

  1. เขียนดีกรีของทุกจุดยอด ผลบวกของดีกรีเท่ากับสองเท่าของจำนวนเส้นเชื่อม
  2. สำหรับโจทย์ออยเลอร์ ให้ตรวจว่ากราฟเชื่อมโยงกัน และนับจุดยอดที่มีดีกรีคี่
  3. สำหรับต้นไม้ ให้ใช้ว่ามี n − 1 เส้นเชื่อม และเล็มมาการจับมือ
  4. สำหรับไดก์สตรา ให้เก็บตารางระยะทางชั่วคราว และยืนยันจุดยอดที่ยังไม่ยืนยันซึ่งมีค่าน้อยที่สุดในแต่ละรอบ
  5. สำหรับต้นไม้ทอดข้ามค่าน้อยที่สุด ให้เรียงเส้นเชื่อมตามน้ำหนักและข้ามทุกเส้นที่ทำให้เกิดวัฏจักร (ครัสคัล) หรือขยายต้นไม้ต้นเดียวจากจุดยอดเริ่มต้น (พริม)

การแบ่งซับเน็ต IPv4

โฮสต์ต่อซับเน็ต
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
ขนาดบล็อก
256 − (mask octet)
ที่อยู่เครือข่าย
IP AND มาสก์
ที่อยู่บรอดคาสต์
IP OR (NOT mask): บิตโฮสต์ทั้งหมดเป็น 1
ซับเน็ตจาก n บิตที่ยืม
2n

2โจทย์ฝึก

1.ระบบเลขปานกลาง
two's complement 8 บิต0−12806403201608040201

ตั้งบิตให้เก็บ −105 ใน two's complement 8 บิต อ่านเป็นจำนวนไม่มีเครื่องหมาย ค่าของรูปแบบ U เป็นเท่าใด

N = −1058 bit
U =
2.ระบบเลขยาก
คลิกบิตเพื่อตั้งค่า012806403201608040201

ตั้งบิตให้เป็นผลลัพธ์ 8 บิตของ 1100 1111 XOR 1011 0010 ค่าของผลลัพธ์ R เป็นเท่าใดในเลขฐานสิบ

1100 1111XOR1011 0010
R =
3.ตรรกศาสตร์ประพจน์และการพิสูจน์ปานกลาง
pqr¬q ∨ ¬r(¬q ∨ ¬r) ∧ r¬(q ∧ ¬p) → ((¬q ∨ ¬r) ∧ r)111?110?101?100?011?010?001?000?

ในตารางค่าความจริง 8 แถวของ ¬(q ∧ ¬p) → ((¬q ∨ ¬r) ∧ r) มีกี่แถวที่เป็นจริง เรียกจำนวนนี้ว่า N

¬(q ∧ ¬p) → ((¬q ∨ ¬r) ∧ r)
N =
4.ตรรกศาสตร์ประพจน์และการพิสูจน์ยาก
¬rrr ∧ ¬qq

กำหนดสมมติฐาน (p ∧ r) → q; p; ¬q บทสรุปใดตามมาจากสมมติฐานเหล่านี้ ให้คลิกบทสรุปนั้น

(p ∧ r) → qp¬q
  1. 1¬r
  2. 2r
  3. 3r ∧ ¬q
  4. 4q
5.ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อปปานกลาง
MUX1I0​C′I1​CI2​CI3​ABS1​S0​F

มัลติเพล็กเซอร์ 4 ต่อ 1 มีอินพุตเลือก S₁ = A และ S₀ = B และอินพุตข้อมูลต่อเข้ากับ I₀ = 1, I₁ = C′, I₂ = C, I₃ = C จาก 8 ชุดของ A, B และ C มีกี่ชุดที่เอาต์พุต F = 1 จงหา N

I₀ = 1I₁ = C′I₂ = CI₃ = C
N =
6.ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อปยาก
CLKD123456

ฟลิปฟล็อป D ที่ทริกเกอร์ขอบขาขึ้นเริ่มด้วย Q = 0 และได้รับอินพุตที่แสดง ให้คลิกขอบสัญญาณนาฬิกาแรกที่ Q เปลี่ยนจาก 1 กลับเป็น 0

Q₀ = 0D
  1. 1ขอบสัญญาณนาฬิกา 1
  2. 2ขอบสัญญาณนาฬิกา 2
  3. 3ขอบสัญญาณนาฬิกา 3
  4. 4ขอบสัญญาณนาฬิกา 4
  5. 5ขอบสัญญาณนาฬิกา 5
  6. 6ขอบสัญญาณนาฬิกา 6
7.ทฤษฎีจำนวนและเลขคณิตมอดูลาร์ปานกลาง

จงหาจำนวนเต็มบวกที่น้อยที่สุด x ที่ x ≡ 5 (mod 9) และ x ≡ 1 (mod 10)

x ≡ 5 (mod 9)x ≡ 1 (mod 10)
x =
8.ทฤษฎีจำนวนและเลขคณิตมอดูลาร์ยาก

จงแก้ 6x ≡ 12 (mod 20) ให้คำตอบที่เป็นบวกและน้อยที่สุด x

6x ≡ 12 (mod 20)
x =
9.อัลกอริทึมและความซับซ้อนปานกลาง

ความสัมพันธ์เวียนเกิด T(n) = 2T(n − 1) + O(1) มีผลเฉลยเป็นเท่าใด

  1. AO(n)
  2. BO(n log n)
  3. CO(2ⁿ)
  4. DO(n²)
10.อัลกอริทึมและความซับซ้อนยาก

การเลือกปลายทั้งสองของทุกเส้นเชื่อมใน maximal matching ให้ผลเป็นเซตครอบคลุมจุดยอด (vertex cover) เซตครอบคลุมนี้ดีเพียงใด

  1. Aไม่เกิน log n เท่าของค่าต่ำสุด
  2. Bไม่ทราบคุณภาพเมื่อเทียบกับค่าที่เหมาะสมที่สุด
  3. Cขนาดไม่เกินสองเท่าของเซตครอบคลุมจุดยอดที่เล็กที่สุด
  4. Dเป็นเซตครอบคลุมจุดยอดที่เล็กที่สุดเสมอ
11.โครงสร้างข้อมูลปานกลาง

ในฮีปทวิภาคที่เก็บในอาร์เรย์เริ่มที่ดัชนี 0 แม่ของโหนดที่ดัชนี i อยู่ที่ใด

  1. Aที่ดัชนี 2i + 1
  2. Bที่ดัชนี ⌊i / 2⌋ + 1
  3. Cที่ดัชนี ⌊(i − 1) / 2⌋
  4. Dที่ดัชนี i − 1
12.โครงสร้างข้อมูลยาก

ตรวจว่าลิงก์ลิสต์เชิงเดี่ยวมีวงจรหรือไม่โดยใช้หน่วยความจำเพิ่ม O(1) ได้อย่างไร

  1. Aเลื่อนตัวชี้หนึ่งทีละหนึ่งก้าวและอีกตัวสองก้าว แล้วตรวจว่าพบกันหรือไม่
  2. Bเรียงลิสต์และหาตัวซ้ำ
  3. Cนับโหนดจนเกินกว่าฟิลด์ความยาวของลิสต์
  4. Dเก็บทุกโหนดที่เยี่ยมในเซตแฮช
13.ทฤษฎีกราฟปานกลาง
ABCDEFวงจรออยเลอร์ทางเดินออยเลอร์ ไม่มีวงจรไม่ใช่ทั้งสองอย่าง

กราฟเชื่อมโยงนี้มีวงจรออยเลอร์ ทางเดินออยเลอร์ที่ไม่ใช่วงจร หรือไม่มีทั้งสองอย่าง ให้คลิกคำตอบของคุณ

|V| = 6|E| = 6
  1. 1วงจรออยเลอร์
  2. 2ทางเดินออยเลอร์ ไม่มีวงจร
  3. 3ไม่ใช่ทั้งสองอย่าง
14.ทฤษฎีกราฟยาก
125121107510ABCDEF

ใช้ขั้นตอนวิธีของไดก์สตราเพื่อหาความยาว d(E) ของเส้นทางที่สั้นที่สุดจาก A ไป E ในกราฟถ่วงน้ำหนัก

เริ่มต้น: Aสิ้นสุด: E
d(E) =
15.ฐานข้อมูลและ SQLปานกลาง

ในพีชคณิตเชิงสัมพันธ์ ตัวดำเนินการการเลือก (σ) สอดคล้องกับอนุประโยค SQL ใด?

  1. AGROUP BY
  2. BWHERE
  3. CORDER BY
  4. Dรายการ SELECT
16.ฐานข้อมูลและ SQLยาก

สองทรานแซกชันอ่าน stock = 10 ทั้งคู่ ต่างลบ 1 แล้วเขียนผล ได้ 9 แทนที่จะเป็น 8 นี่คือความผิดปกติใด?

  1. Aphantom read
  2. Blost update
  3. Cdirty read
  4. Ddeletion anomaly
17.เครือข่ายคอมพิวเตอร์ปานกลาง

TLS มักใช้การเข้ารหัสแบบไม่สมมาตรและแบบสมมาตรอย่างไร?

  1. Aวิธีสมมาตรตกลงกุญแจและพิสูจน์ตัวตน ส่วนรหัสไม่สมมาตรเข้ารหัสข้อมูลทั้งหมด
  2. Bวิธีไม่สมมาตรตกลงกุญแจและพิสูจน์ตัวตน ส่วนรหัสสมมาตรเข้ารหัสข้อมูล
  3. Cใช้เฉพาะการเข้ารหัสแบบไม่สมมาตรตลอด
  4. Dใช้เฉพาะการเข้ารหัสแบบสมมาตรด้วยรหัสผ่านร่วมที่ตายตัว
18.เครือข่ายคอมพิวเตอร์ยาก

ระยะ "slow start" ของการควบคุมความคับคั่งของ TCP:

  1. Aใช้เฉพาะใน UDP
  2. Bคงหน้าต่างไว้ที่หนึ่งเซกเมนต์
  3. Cเพิ่มหน้าต่างความคับคั่งแบบเอกซ์โพเนนเชียลจนถึงเกณฑ์หรือเกิดการสูญหาย
  4. Dลดหน้าต่างความคับคั่งลงครึ่งหนึ่งทุกรอบการเดินทางไปกลับจนตรวจพบการสูญหายของแพ็กเก็ต
19.การแบ่งซับเน็ต IPv4ปานกลาง
/24 → /2711111111111111111111111111100000บิตเครือข่ายบิตโฮสต์

เครือข่าย 192.168.135.0/24 ถูกแบ่งเป็นซับเน็ต /27 หมายเลข 1, 2, 3, … จากแอดเดรสต่ำสุด (ซับเน็ต 1 เริ่มที่ .0) ออกเท็ตที่สี่ x ของบรอดคาสต์แอดเดรสของซับเน็ต 7 คือเท่าใด

192.168.135.0/24/27ซับเน็ต 7 (ซับเน็ต 1 เริ่มที่ .0)
x =
20.การแบ่งซับเน็ต IPv4ยาก
ออกเท็ตที่สาม 132 … 137112806403201608140201ร่วมกันเปลี่ยนแปลง

เราเตอร์มีเส้นทางไปยังเครือข่ายเหล่านี้: 10.124.132.0/24, 10.124.133.0/24, 10.124.134.0/24, 10.124.135.0/24, 10.124.136.0/24, 10.124.137.0/24 ความยาวพรีฟิกซ์ยาวที่สุด p ของเส้นทางสรุปเส้นเดียวที่ครอบคลุมทั้งหมดคือเท่าใด

10.124.132.0/24 … 10.124.137.0/24
p =

3สารละลาย

1.ระบบเลข

คำตอบ: U = 151

การตั้งค่าบิต: แต่ละบิตมีค่าเป็นกำลังของสอง (128, 64, …, 1) เลขฐานสิบหกหนึ่งหลักคือสี่บิตพอดี และใน two's complement 8 บิต บิตซ้ายสุดมีค่า −128 การดำเนินการระดับบิตทำงานกับแต่ละตำแหน่งบิตแยกกัน

กลับบิตแล้วบวกหนึ่ง

105 = 0110 1001
ที่กลับบิตแล้ว: 1001 0110
+1 → 1001 0111

อ่านเป็นแบบไม่มีเครื่องหมาย

1001 0111₂ = 256 − 105 = 151

คำตอบ

U = 151
2.ระบบเลข

คำตอบ: R = 125

การตั้งค่าบิต: แต่ละบิตมีค่าเป็นกำลังของสอง (128, 64, …, 1) เลขฐานสิบหกหนึ่งหลักคือสี่บิตพอดี และใน two's complement 8 บิต บิตซ้ายสุดมีค่า −128 การดำเนินการระดับบิตทำงานกับแต่ละตำแหน่งบิตแยกกัน

ทีละบิต

XOR ให้ 1 เมื่อสองบิตต่างกัน

1100 1111
XOR 1011 0010
= 0111 1101

ค่าของผลลัพธ์

0111 1101₂ = 125

คำตอบ

R = 125
3.ตรรกศาสตร์ประพจน์และการพิสูจน์

คำตอบ: N = 4

ตารางค่าความจริง: สูตรที่มีตัวแปรต่างกัน n ตัวมี 2ⁿ แถว หนึ่งแถวต่อทุกชุดของค่าความจริง (1 = จริง, 0 = เท็จ) ทำจากด้านในออกมาและให้ทุกประพจน์ย่อยมีคอลัมน์ของตัวเอง ¬a กลับค่า a ∧ b เป็น 1 เฉพาะเมื่อทั้งสองเป็น 1 a ∨ b เป็น 0 เฉพาะเมื่อทั้งสองเป็น 0 a → b เป็น 0 เฉพาะเมื่อ a = 1 และ b = 0 a ↔ b เป็น 1 เมื่อทั้งสองข้างเท่ากัน

ตารางค่าความจริงทีละแถว

p = 1, q = 1, r = 1: ¬p = 0, q ∧ ¬p = 0, ¬(q ∧ ¬p) = 1, ¬q = 0, ¬r = 0, ¬q ∨ ¬r = 0, (¬q ∨ ¬r) ∧ r = 0, ¬(q ∧ ¬p) → ((¬q ∨ ¬r) ∧ r) = 0
p = 1, q = 1, r = 0: ¬p = 0, q ∧ ¬p = 0, ¬(q ∧ ¬p) = 1, ¬q = 0, ¬r = 1, ¬q ∨ ¬r = 1, (¬q ∨ ¬r) ∧ r = 0, ¬(q ∧ ¬p) → ((¬q ∨ ¬r) ∧ r) = 0
p = 1, q = 0, r = 1: ¬p = 0, q ∧ ¬p = 0, ¬(q ∧ ¬p) = 1, ¬q = 1, ¬r = 0, ¬q ∨ ¬r = 1, (¬q ∨ ¬r) ∧ r = 1, ¬(q ∧ ¬p) → ((¬q ∨ ¬r) ∧ r) = 1
p = 1, q = 0, r = 0: ¬p = 0, q ∧ ¬p = 0, ¬(q ∧ ¬p) = 1, ¬q = 1, ¬r = 1, ¬q ∨ ¬r = 1, (¬q ∨ ¬r) ∧ r = 0, ¬(q ∧ ¬p) → ((¬q ∨ ¬r) ∧ r) = 0
p = 0, q = 1, r = 1: ¬p = 1, q ∧ ¬p = 1, ¬(q ∧ ¬p) = 0, ¬q = 0, ¬r = 0, ¬q ∨ ¬r = 0, (¬q ∨ ¬r) ∧ r = 0, ¬(q ∧ ¬p) → ((¬q ∨ ¬r) ∧ r) = 1
p = 0, q = 1, r = 0: ¬p = 1, q ∧ ¬p = 1, ¬(q ∧ ¬p) = 0, ¬q = 0, ¬r = 1, ¬q ∨ ¬r = 1, (¬q ∨ ¬r) ∧ r = 0, ¬(q ∧ ¬p) → ((¬q ∨ ¬r) ∧ r) = 1
p = 0, q = 0, r = 1: ¬p = 1, q ∧ ¬p = 0, ¬(q ∧ ¬p) = 1, ¬q = 1, ¬r = 0, ¬q ∨ ¬r = 1, (¬q ∨ ¬r) ∧ r = 1, ¬(q ∧ ¬p) → ((¬q ∨ ¬r) ∧ r) = 1
p = 0, q = 0, r = 0: ¬p = 1, q ∧ ¬p = 0, ¬(q ∧ ¬p) = 1, ¬q = 1, ¬r = 1, ¬q ∨ ¬r = 1, (¬q ∨ ¬r) ∧ r = 0, ¬(q ∧ ¬p) → ((¬q ∨ ¬r) ∧ r) = 0

นับแถวที่มีค่าเป็น 1

¬(q ∧ ¬p) → ((¬q ∨ ¬r) ∧ r): 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0
N = 4

คำตอบ

N = 4
4.ตรรกศาสตร์ประพจน์และการพิสูจน์

คำตอบ: ¬r

ตัวบ่งปริมาณและการอ้างเหตุผล: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) และ ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x) ย้ายนิเสธเข้าด้านใน สลับทุกตัวบ่งปริมาณที่นิเสธผ่าน และใส่นิเสธให้สูตรด้านในด้วยกฎของประพจน์ เช่น ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b การอ้างเหตุผลสมเหตุสมผลเมื่อบทสรุปเป็น 1 ในทุกแถวที่สมมติฐานทั้งหมดเป็น 1 แถวเดียวที่สมมติฐานเป็นจริงแต่บทสรุปเป็นเท็จคือตัวอย่างค้านและแสดงว่าการอ้างเหตุผลนั้นไม่สมเหตุสมผล

แถวที่สมมติฐานทั้งหมดเป็นจริง

p = 1, q = 0, r = 0: ¬r = 1, r = 0, r ∧ ¬q = 0, q = 0

สรุป

¬r (โมดัสโทลเลนส์กับคอนจังก์ชัน)

คำตอบ

¬r
5.ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อป

คำตอบ: N = 5

มัลติเพล็กเซอร์: มัลติเพล็กเซอร์ 2ⁿ ต่อ 1 ส่งอินพุตข้อมูลหนึ่งตัวไปยังเอาต์พุต สายเลือก (select) เมื่ออ่านเป็นเลขฐานสองจะเลือกว่าตัวใด สำหรับ MUX 4 ต่อ 1 ที่สายเลือก S₁S₀ = AB จะได้ F = A′B′·I₀ + A′B·I₁ + AB′·I₂ + AB·I₃ การต่ออินพุตข้อมูลเข้ากับ 0, 1, C หรือ C′ ทำให้ MUX สร้างฟังก์ชันใดก็ได้ของ A, B และ C ซึ่งเป็นวิธีที่พบบ่อยในการสร้างตรรกะด้วยชิปตัวเดียว

นิพจน์เอาต์พุต

F = A′B′ + A′BC′ + AB′C + ABC

แถวที่ F = 1

ABC = 000, 001, 010, 101, 111
N = 5

คำตอบ

N = 5
6.ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อป

คำตอบ: ขอบสัญญาณนาฬิกา 3

ฟลิปฟล็อปและตัวนับ: ฟลิปฟล็อปเปลี่ยนค่าเฉพาะที่ขอบแอ็กทีฟของสัญญาณนาฬิกา D คัดลอกอินพุต (Q⁺ = D); T สลับค่าเมื่อ T = 1; JK คงค่าสำหรับ 00 รีเซ็ตสำหรับ 01 เซตสำหรับ 10 และสลับค่าสำหรับ 11 ตัวนับฐานสอง n บิตมี 2ⁿ สถานะและนับมอดูโล 2ⁿ ตัวนับมอด N นับ 0, 1, …, N − 1 แล้ววนกลับเป็น 0 และต้องใช้ฟลิปฟล็อปจำนวน n ที่น้อยที่สุดที่ 2ⁿ ≥ N แต่ละภาคของตัวนับริปเปิลลดความถี่ลงครึ่งหนึ่ง ดังนั้นเอาต์พุตสุดท้ายของตัวนับมอด N ทำงานที่ fclk/N ตัวนับจอห์นสันที่มีฟลิปฟล็อป n ตัวมี 2n สถานะ ตัวนับริงมี n

Q หลังทุกขอบ

ฟลิปฟล็อป D คัดลอก D ทุกขอบขาขึ้น: Q⁺ = D

1: D = 1 → Q = 1
2: D = 1 → Q = 1
3: D = 0 → Q = 0
4: D = 0 → Q = 0
5: D = 1 → Q = 1
6: D = 0 → Q = 0

การเปลี่ยนจาก 1 เป็น 0 ครั้งแรก

ขอบสัญญาณนาฬิกา 3

คำตอบ

ขอบสัญญาณนาฬิกา 3
7.ทฤษฎีจำนวนและเลขคณิตมอดูลาร์

คำตอบ: x = 41

ตัวผกผันและความสอดคล้อง: a มีตัวผกผันมอดูโล n เมื่อ gcd(a, n) = 1 เท่านั้น ขั้นตอนวิธีของยูคลิดแบบขยายเขียน 1 = s·n + t·a แล้ว a⁻¹ ≡ t (mod n) ความสอดคล้อง a·x ≡ b (mod n) ที่ gcd(a, n) = 1 มีคำตอบ x ≡ a⁻¹·b ความสอดคล้องสองข้อ x ≡ r₁ (mod m₁) และ x ≡ r₂ (mod m₂) ที่มอดูลัสเป็นจำนวนเฉพาะสัมพัทธ์กันมีคำตอบเดียวมอดูโล m₁·m₂ (ทฤษฎีบทเศษเหลือของจีน) φ(n) ของออยเลอร์นับจำนวนตั้งแต่ 1 ถึง n ที่เป็นจำนวนเฉพาะสัมพัทธ์กับ n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p)

ความสอดคล้องข้อแรก

x = 5 + 9k

ความสอดคล้องข้อที่สอง

5 + 9k ≡ 1 (mod 10) → 9k ≡ 6 (mod 10)
k ≡ 9·6 ≡ 4 (mod 10)

ผลลัพธ์

x = 5 + 9·4 = 41
x = 41
ตรวจสอบ: 41 mod 9 = 5, 41 mod 10 = 1

คำตอบ

x = 41
8.ทฤษฎีจำนวนและเลขคณิตมอดูลาร์

คำตอบ: x = 2

ตัวผกผันและความสอดคล้อง: a มีตัวผกผันมอดูโล n เมื่อ gcd(a, n) = 1 เท่านั้น ขั้นตอนวิธีของยูคลิดแบบขยายเขียน 1 = s·n + t·a แล้ว a⁻¹ ≡ t (mod n) ความสอดคล้อง a·x ≡ b (mod n) ที่ gcd(a, n) = 1 มีคำตอบ x ≡ a⁻¹·b ความสอดคล้องสองข้อ x ≡ r₁ (mod m₁) และ x ≡ r₂ (mod m₂) ที่มอดูลัสเป็นจำนวนเฉพาะสัมพัทธ์กันมีคำตอบเดียวมอดูโล m₁·m₂ (ทฤษฎีบทเศษเหลือของจีน) φ(n) ของออยเลอร์นับจำนวนตั้งแต่ 1 ถึง n ที่เป็นจำนวนเฉพาะสัมพัทธ์กับ n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p)

หารด้วย gcd

gcd(6, 20) = 2
3x ≡ 6 (mod 10)

แก้ความสอดคล้องที่ลดรูปแล้ว

3−1 ≡ 7 (mod 10) → x ≡ 2 (mod 10)

คำตอบมอดูโล 20

x ∈ {2, 12}
x = 2

คำตอบ

x = 2
9.อัลกอริทึมและความซับซ้อน

คำตอบ: C · O(2ⁿ)

เหตุผลที่เป็นคำตอบนี้

จำนวนการเรียกเพิ่มเป็นสองเท่าในแต่ละระดับและมี n ระดับ ผลรวมจึงประมาณ 2ⁿ เช่นเดียวกับหอคอยฮานอย

คำตอบ

C · O(2ⁿ)
10.อัลกอริทึมและความซับซ้อน

คำตอบ: C · ขนาดไม่เกินสองเท่าของเซตครอบคลุมจุดยอดที่เล็กที่สุด

เหตุผลที่เป็นคำตอบนี้

เส้นเชื่อมใน matching ไม่ใช้จุดยอดร่วมกัน ค่าเหมาะสมที่สุดจึงต้องมีอย่างน้อยหนึ่งจุดยอดต่อหนึ่งเส้น ขณะที่วิธีนี้เลือกสองจุด: การประมาณค่า 2 เท่า

คำตอบ

C · ขนาดไม่เกินสองเท่าของเซตครอบคลุมจุดยอดที่เล็กที่สุด
11.โครงสร้างข้อมูล

คำตอบ: C · ที่ดัชนี ⌊(i − 1) / 2⌋

เหตุผลที่เป็นคำตอบนี้

ลูกของ i อยู่ที่ 2i + 1 และ 2i + 2 ดังนั้นแม่ของ i คือ ⌊(i − 1) / 2⌋ ถ้าดัชนีเริ่มที่ 1 จะเป็น ⌊i / 2⌋

คำตอบ

C · ที่ดัชนี ⌊(i − 1) / 2⌋
12.โครงสร้างข้อมูล

คำตอบ: A · เลื่อนตัวชี้หนึ่งทีละหนึ่งก้าวและอีกตัวสองก้าว แล้วตรวจว่าพบกันหรือไม่

เหตุผลที่เป็นคำตอบนี้

ในอัลกอริทึมของ Floyd ถ้ามีวงจร ตัวชี้เร็วจะไล่ทันตัวช้าในที่สุด มิฉะนั้นตัวชี้เร็วถึง null

คำตอบ

A · เลื่อนตัวชี้หนึ่งทีละหนึ่งก้าวและอีกตัวสองก้าว แล้วตรวจว่าพบกันหรือไม่
13.ทฤษฎีกราฟ

คำตอบ: วงจรออยเลอร์

ออยเลอร์ แฮมิลตัน และต้นไม้: กราฟเชื่อมโยงมีวงจรออยเลอร์ (ผ่านทุกเส้นเชื่อมครั้งเดียวและกลับจุดเริ่มต้น) เมื่อทุกจุดยอดมีดีกรีคู่ และมีทางเดินออยเลอร์ที่ไม่ใช่วงจรเมื่อมีจุดยอดดีกรีคี่พอดีสองจุด ทางเดินนั้นไปจากจุดยอดคี่จุดหนึ่งถึงอีกจุดหนึ่ง วงจรแฮมิลตันผ่านทุกจุดยอดครั้งเดียว Kn มีวงจรแบบนี้ (n − 1)!/2 วงจร ต้นไม้ที่มี n จุดยอดมี n − 1 เส้นเชื่อม และกราฟเชื่อมโยงที่มี m เส้นเชื่อมจะเหลือต้นไม้ทอดข้ามหลังเอาเส้นเชื่อมออก m − n + 1 เส้น

ดีกรี

deg(A) = 2, deg(B) = 2, deg(C) = 2, deg(D) = 2, deg(E) = 2, deg(F) = 2

จุดยอดคี่

0
วงจรออยเลอร์

คำตอบ

วงจรออยเลอร์
14.ทฤษฎีกราฟ

คำตอบ: d(E) = 6

เส้นทางที่สั้นที่สุดและต้นไม้ทอดข้าม: ขั้นตอนวิธีของไดก์สตรายืนยันหนึ่งจุดยอดต่อรอบ: จุดยอดที่ยังไม่ยืนยันซึ่งมีระยะทางชั่วคราวน้อยที่สุด ระยะทางของมันเป็นค่าสุดท้ายแล้ว และเพื่อนบ้าน v ทุกจุดได้ d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)) ขั้นตอนวิธีของครัสคัลสร้างต้นไม้ทอดข้ามค่าน้อยที่สุดโดยเลือกเส้นเชื่อมจากเบาไปหนักและข้ามเส้นที่ทำให้เกิดวัฏจักร ขั้นตอนวิธีของพริมขยายต้นไม้หนึ่งต้นจากจุดยอดเริ่มต้นโดยเพิ่มเส้นเชื่อมที่เบาที่สุดที่ออกจากต้นไม้เสมอ ต้นไม้ทอดข้ามที่มี n จุดยอดมี n − 1 เส้นเชื่อม

ไดก์สตราทีละรอบ

แต่ละบรรทัด: จุดยอดที่ยืนยัน ระยะทางสุดท้ายของมัน และเพื่อนบ้านที่ระยะทางดีขึ้น

A (0): B: 12, C: 5
C (5): E: 6
E (6): D: 16, F: 11
F (11)
B (12)
D (16)

เส้นทางที่สั้นที่สุด

A → C → E
d(E) = 6

คำตอบ

d(E) = 6
15.ฐานข้อมูลและ SQL

คำตอบ: B · WHERE

เหตุผลที่เป็นคำตอบนี้

σcondition(R) คืนทูเพิลของ R ที่เป็นไปตามเงื่อนไข เหมือนอนุประโยค WHERE

คำตอบ

B · WHERE
16.ฐานข้อมูลและ SQL

คำตอบ: B · lost update

เหตุผลที่เป็นคำตอบนี้

ใน lost update ทั้งสองทรานแซกชันทำงานจากค่าเก่าเดียวกัน และการเขียนครั้งที่สองลบครั้งแรก การล็อก (SELECT ... FOR UPDATE) หรือการอัปเดตแบบอะตอมมิกป้องกันได้

คำตอบ

B · lost update
17.เครือข่ายคอมพิวเตอร์

คำตอบ: B · วิธีไม่สมมาตรตกลงกุญแจและพิสูจน์ตัวตน ส่วนรหัสสมมาตรเข้ารหัสข้อมูล

เหตุผลที่เป็นคำตอบนี้

วิธีกุญแจสาธารณะและใบรับรองสร้างความลับร่วมและพิสูจน์ตัวตน จากนั้นรหัสสมมาตรที่เร็ว เช่น AES ปกป้องข้อมูลจำนวนมาก

คำตอบ

B · วิธีไม่สมมาตรตกลงกุญแจและพิสูจน์ตัวตน ส่วนรหัสสมมาตรเข้ารหัสข้อมูล
18.เครือข่ายคอมพิวเตอร์

คำตอบ: C · เพิ่มหน้าต่างความคับคั่งแบบเอกซ์โพเนนเชียลจนถึงเกณฑ์หรือเกิดการสูญหาย

เหตุผลที่เป็นคำตอบนี้

Slow start เพิ่มหน้าต่างความคับคั่งแบบเอกซ์โพเนนเชียล หลังถึงเกณฑ์ การหลีกเลี่ยงความคับคั่ง (congestion avoidance) เพิ่มแบบเชิงเส้น และการสูญหายทำให้หน้าต่างลดลง

คำตอบ

C · เพิ่มหน้าต่างความคับคั่งแบบเอกซ์โพเนนเชียลจนถึงเกณฑ์หรือเกิดการสูญหาย
19.การแบ่งซับเน็ต IPv4

คำตอบ: x = 223

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).

ขนาดบล็อก

25 = 32

ซับเน็ตหมายเลข 7

เครือข่าย: (7 − 1)·32 = 192
บรอดคาสต์: 192 + 32 − 1 = 223

คำตอบ

x = 223
20.การแบ่งซับเน็ต IPv4

คำตอบ: p = 20

การสรุปเส้นทาง: เส้นทางสรุป a.b.c.0/p ครอบคลุมทุกเครือข่ายที่ p บิตแรกตรงกัน เขียนออกเท็ตที่ต่างกันของเครือข่ายแรกและสุดท้ายเป็นเลขฐานสอง จำนวนบิตนำหน้าที่ตรงกัน บวกบิตของออกเท็ตก่อนหน้า คือพรีฟิกซ์สรุปที่ยาวที่สุด

เทียบบิต

132 = 10000100
137 = 10001001
บิตนำหน้าที่ตรงกัน: 4

ความยาวพรีฟิกซ์

p = 16 + 4 = 20

คำตอบ

p = /20

เส้นทางสรุป: 10.124.128.0/20 (ครอบคลุมเครือข่าย 10 เครือข่ายที่ไม่อยู่ในรายการด้วย)

ExamProblems · examproblems.com/courses/computer-science-fundamentals