数制
- 位权
- 二进制 2k,八进制 8k,十六进制 16k
- 转为十进制
- Σ dk·bk
- 从十进制转换
- 除以基数,余数从下往上读
- 十六进制 ↔ 二进制
- 一位十六进制数 = 4 位二进制
- 二进制补码
- 按位取反后加 1
公式表、每个专题的关键方法步骤和 20 道练习题,完整解答附在最后。
8 位模式 1101 0101 以补码形式存储一个有符号整数。它的十进制值 N 是多少?
把各位设置为 1010 1000 XOR 0001 1101 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少?
哪个公式与 (c ∧ a) → b 在逻辑上等价?点选它。
已知前提 q → p; p → r; ¬r。由它们可以推出哪个结论?点选它。
用卡诺图求 F(A, B, C, D) = Σm(2, 4, 5, 7, 8, 9, 12) 的最简和之积 (POS) 形式。它有多少个和项(因子)N?
一个上升沿触发的 T 触发器从 Q = 0 开始,在 6 个时钟上升沿接收到所示的输入。Q 改变状态的次数 N 是多少?
求欧拉函数 φ(1331),即 1 到 1331 中与 1331 互素的整数个数。
某个 RSA 密钥使用 p = 41,q = 43,e = 13。解密密文 c = 1456:求消息 m。
快速排序的最坏情况时间复杂度是多少?
如果有人为某个 NP 完全问题找到了多项式时间算法,会有什么结果?
关于无向图的邻接矩阵,下列哪项是正确的?
在一棵根为 50、左子树为 30(子节点 20、40)、右子树为 70(子节点 60、80)的 BST 中,用中序后继删除根。哪个键成为新的根?
这个连通图有欧拉回路、有不是回路的欧拉通路,还是两者都没有?点选你的答案。
求带权图的最小生成树的总权重 W。
在关系代数中,选择运算符(σ)对应于哪个 SQL 子句?
为什么在生产查询中使用 NATURAL JOIN 被认为有风险?
传统的共享式(半双工)以太网使用哪种介质访问方法?
一台 8 端口交换机(无 VLAN)的每个端口上连接一台主机。共有多少个冲突域和广播域?
某部门在一个子网内需要 124 个主机地址。足够使用的最长前缀 p(最小子网)是多少?
某主机地址为 10.20.200.181/30。其网络地址的第四个八位组 x 是多少?
答案: N = −43
位置计数制:每个数位的值等于该数字乘以基数的某次幂。二进制各位的权为 1、2、4、8、16、……;十六进制为 1、16、256、……,A–F 代表 10–15。在 8 位补码中,最左边一位的权是 −128 而不是 +128,负数就是这样存储的。
其余各位保持正常的正权值。
答案: R = 181
设置比特位:每一位对应 2 的一个幂(128、64、…、1)。一个十六进制数字恰好是四位,在 8 位补码中最左边的位权重为 −128。按位运算对每个位位置分别进行。
XOR 在两位不同时得 1。
答案: c → (a → b)
逻辑等价:两个公式在真值表的每一行取值都相同时,它们是等价(≡)的。重言式在每一行都为 1,矛盾式在每一行都为 0,偶然式则两者都不是。常用定律:德摩根律,¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b 和 ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b;a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a(逆否命题);¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b;以及分配律,a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c)。
竖线之后的各列是按所示顺序排列的各个选项。
答案: ¬q
量词与论证:¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x),¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)。把否定向内移动,交换它经过的每个量词,并用命题逻辑的定律否定内部的公式,例如 ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b。当所有前提为 1 的每一行中结论也为 1 时,论证是有效的。只要有一行前提为真而结论为假,它就是反例,说明论证无效。
答案: N = 5
卡诺图:各格按格雷码(00, 01, 11, 10)排列,所以相邻的格子(包括跨越边界的格子)恰好只有一个变量不同。把 1 圈成由 1、2、4、8 或 16 个格子组成的矩形,圈尽可能大、尽可能少,直到每个 1 都被覆盖。每个圈对应一个乘积项:圈内保持不变的变量。由 2ᵏ 个格子组成的圈会消去 k 个变量。无关项 (X) 可用来使圈变大,但不必被覆盖。改为圈 0 则得到最简 POS 形式。
每个圈都是由 2ᵏ 个格子组成的矩形;边上的格子与对边上的格子相邻。
还存在另一种大小相同的圈法;它的项数和文字数相同。
答案: N = 5
触发器与计数器:触发器只在时钟的有效边沿改变。D 复制其输入 (Q⁺ = D);T 在 T = 1 时翻转;JK 在 00 时保持,01 时复位,10 时置位,11 时翻转。n 位二进制计数器有 2ⁿ 个状态,按模 2ⁿ 计数;模 N 计数器依次计 0, 1, …, N − 1 然后回到 0,需要满足 2ⁿ ≥ N 的最小 n 个触发器。行波计数器的每一级使频率减半,所以模 N 计数器的最后一级输出频率为 fclk/N。n 个触发器的约翰逊计数器有 2n 个状态,环形计数器有 n 个。
T 触发器在 T = 1 时每个上升沿翻转,在 T = 0 时保持。
答案: φ(1331) = 1210
逆元与同余式:a 模 n 有逆元,当且仅当 gcd(a, n) = 1。扩展欧几里得算法把 1 写成 s·n + t·a,于是 a⁻¹ ≡ t (mod n)。当 gcd(a, n) = 1 时,同余式 a·x ≡ b (mod n) 的解为 x ≡ a⁻¹·b。模数互素的两个同余式 x ≡ r₁ (mod m₁) 和 x ≡ r₂ (mod m₂) 在模 m₁·m₂ 下有唯一解(中国剩余定理)。欧拉函数 φ(n) 表示 1 到 n 中与 n 互素的数的个数:φ(n) = n·∏(1 − 1/p)。
答案: m = 295
模幂与 RSA:用反复平方法计算 aᵏ mod n:把 k 写成二进制,平方,每一步之后取模,并把对应二进制位为 1 的幂相乘。费马:对不整除 a 的素数 p,aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p),所以指数可以对 p − 1 取模。RSA:选取素数 p 和 q,n = p·q,φ(n) = (p − 1)(q − 1);公钥指数 e 与 φ(n) 互素,私钥指数为 d = e⁻¹ mod φ(n)。用 c = mᵉ mod n 加密,用 m = cᵈ mod n 解密。
答案: C · O(n²)
如果基准一直选得很差(例如输入已排好序且选第一个元素为基准),划分就会不平衡,导致 O(n²)。平均情况为 O(n log n)。
答案: B · NP 中的每个问题都能在多项式时间内求解,因此 P = NP
由于整个 NP 都能在多项式时间内归约到任一 NP 完全问题,其中一个问题的快速算法就给出了所有问题的快速算法。
答案: B · 它关于主对角线对称
在无向图中,边 {u, v} 意味着 M[u][v] 和 M[v][u] 都被置位,因此矩阵等于其转置。
答案: B · 60
右子树中最左的节点是 60,因此 60 替换 50,并删除其原来的位置;使用前驱则会得到 40。
答案: 有欧拉通路,无回路
欧拉、哈密顿与树:连通图在每个顶点度数都为偶数时有欧拉回路(每条边经过一次,回到起点),在恰有两个顶点度数为奇数时有不是回路的欧拉通路;此时通路从一个奇度顶点走到另一个奇度顶点。哈密顿回路恰好经过每个顶点一次;Kn 有 (n − 1)!/2 条。n 个顶点的树有 n − 1 条边,有 m 条边的连通图在去掉 m − n + 1 条边后保留一棵生成树。
欧拉通路从一个奇度顶点出发,在另一个奇度顶点结束。
答案: W = 24
最短路径与生成树:迪杰斯特拉算法每一轮确定一个顶点:暂定距离最小的未确定顶点。它的距离随即成为最终值,并且每个邻点 v 得到 d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))。克鲁斯卡尔算法按从轻到重的顺序取边并跳过会形成圈的边,从而构造最小生成树;普里姆算法从一个起点出发扩展一棵树,每次加入离开这棵树的最轻的边。n 个顶点的生成树有 n − 1 条边。
答案: A · WHERE
σcondition(R) 返回 R 中满足条件的元组,就像 WHERE 子句一样。
答案: B · 它在所有同名列上连接,因此新增一列可能悄无声息地改变结果
自然连接匹配所有同名的列,例如无关的 "name" 或 "created_at";显式的 ON 或 USING 子句更安全。
答案: B · CSMA/CD
载波侦听多路访问/冲突检测:站点检测到冲突时停止发送,并在随机退避后重试。全双工交换式以太网没有冲突。
答案: C · 8 个冲突域,1 个广播域
交换机的每个端口都是一个独立的冲突域,但广播会被转发到所有端口,因此整台交换机是一个广播域。若换成集线器,则冲突域和广播域各只有一个。
答案: p = 25
IPv4 子网划分:一个地址有 32 位。前缀 /p 表示前面多少位标识网络;其余 32 − p 位为主机编号。一个子网有 2³²⁻ᵖ 个地址,但第一个(网络地址)和最后一个(广播地址)不能分配给主机,所以可容纳 2³²⁻ᵖ − 2 台主机。 例外:/31(点对点链路,RFC 3021)的 2 个地址都用于主机,/32 只有一个地址(单个主机或环回地址)。
答案: x = 180
IPv4 子网划分:一个地址有 32 位。前缀 /p 表示前面多少位标识网络;其余 32 − p 位为主机编号。一个子网有 2³²⁻ᵖ 个地址,但第一个(网络地址)和最后一个(广播地址)不能分配给主机,所以可容纳 2³²⁻ᵖ − 2 台主机。 例外:/31(点对点链路,RFC 3021)的 2 个地址都用于主机,/32 只有一个地址(单个主机或环回地址)。
ExamProblems · examproblems.com/courses/computer-science-fundamentals