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。
设置各位,使其以 8 位补码存储 −36。按无符号数读取,该位模式的值 U 是多少?
把各位设置为 0011 1001 AND 0111 0111 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少?
哪个公式与 q ↔ p 在逻辑上等价?点选它。
把否定完全移到内部之后,哪个命题与 ¬∀x (A(x) → B(x)) 等价?点选它。
用卡诺图求 F(A, B, C, D) = Σm(0, 3, 5, 6, 11) 的最简积之和 (SOP) 形式。它有多少个乘积项 N?
求 F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 6, 9, 10) + d(5, 14) 的最简 SOP 形式,其中 d 表示无关项。它包含多少个文字 L?
求 67 模 73 的逆元:满足 0 < x < 73 且 67·x ≡ 1 (mod 73) 的数 x。
用反复平方法求 2447 mod 29。
基于比较的排序在最坏情况下的下界是:
用自底向上的方法从 n 个无序元素构建二叉堆的时间复杂度是多少?
链表中哨兵(哑)节点的作用是什么?
要使哈希表正确工作,哈希与相等性必须遵守哪条规则?
完全图 K6 有多少条不同的哈密顿回路 H?只是起点或方向不同的回路算作同一条。
求带权图的最小生成树的总权重 W。
orders 表有 5 行,每行都引用一个已存在的客户。customers 表有 3 行。在 customer_id 上做 INNER JOIN 返回多少行?
把 R 分解为 R1 和 R2 在什么情况下保证是无损的?
IPv6 的环回地址是什么?
TCP 拥塞控制的“慢启动”(slow start)阶段:
网络 192.168.10.0/24 需要划分为至少 20 个相等的子网。若借用尽可能少的位,每个子网有多少可用主机 H?
某主机地址为 10.20.171.4/28。其子网广播地址的最后一个数(第四个八位组)x 是多少?
答案: U = 220
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。
答案: R = 49
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。
AND 只有在两位都为 1 时才得 1。
答案: (q → p) ∧ (p → q)
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: ∃x (A(x) ∧ ¬B(x))
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。
其他选项要么保持某个量词不变,要么改变了量词的顺序,要么错误地否定了内部的公式。
答案: N = 4
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。
答案: L = 12
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。
由 1 和 X 能够构成的最大的圈。
答案: 67−1 mod 73 = 12
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)。
每个余数 r 都写成 r ≡ t·67 (mod 73)。
答案: 2447 mod 29 = 7
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: B · Ω(n log n)
任何比较排序在最坏情况下至少需要 log₂(n!) ≈ n log n 次比较。计数排序能突破这一下界,因为它不进行比较。
答案: D · O(n)
对各层的下沉代价求和得到一个收敛级数,因此建堆(heapify)在线性时间内完成。
答案: C · 通过消除头部或尾部的特殊情况来简化代码
有了哨兵节点,每个真实节点都有前驱,因此在头部插入或删除无需特殊处理。
答案: B · 相等的键必须具有相等的哈希值
如果两个相等的键哈希值不同,它们就会被存储在不同的桶中,查找就会失败;不相等的键仍然可以共用一个哈希值。
答案: H = 60
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。
答案: W = 41
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: C · 5
每个订单都恰好找到一个匹配的客户,因此连接结果每个订单一行,共 5 行。
答案: A · R1 和 R2 的公共属性构成 R1 或 R2 的超键时
如果共享属性决定了 R1 或 R2 的所有属性,把它们连接回来就恰好得到原来的行,不会产生多余的元组。
答案: B · ::1
::1 是环回地址。:: 是未指定地址,fe80::/10 是链路本地地址,ff02::1 是所有节点组播组。
答案: B · 以指数方式增大拥塞窗口,直到达到阈值或发生丢包
慢启动以指数方式增大拥塞窗口;超过阈值后,拥塞避免阶段以线性方式增大窗口,而丢包会使窗口减小。
答案: H = 6
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 = 15
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)。
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