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 1000 0111 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 0101 1011 XOR 1100 1011 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少?
哪个公式与 r → q 在逻辑上等价?点选它。
真值表的 16 行中,有多少行使 ((q ↔ ¬r) → s) ∨ ¬(p → ¬(¬q ∧ ¬r)) 为真?把这个数记作 N。
把 F = AB′C′ + AB′ + A′BC′ + BC′ 化简为最简积之和形式。化简后的表达式包含多少个文字 L?
对于 F(A, B, C, D) = Σm(2, 9, 10, 12) + d(5, 7, 11, 15)(其中 d 表示无关项),求必要质蕴涵项的个数 N。
解 10x ≡ 25 (mod 43)。给出满足 0 < x < 43 的解 x。
用反复平方法求 25142 mod 66。
快速排序的最坏情况时间复杂度是多少?
Strassen 算法在矩阵乘法中对半尺寸的分块只做 7 次而不是 8 次递归乘法。它的运行时间是多少?
对二叉搜索树进行中序遍历时,访问键的顺序是:
一个对象作为键存储在哈希映射中,之后其哈希函数所用的一个字段被修改了。可能的结果是什么?
完全图 K8 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。
迪杰斯特拉算法从 A 开始运行。点选在第 6 轮被确定(成为永久标号)的顶点;A 本身是第 1 轮。
第一范式(1NF)要求:
Boyce–Codd 范式(BCNF)要求对于每个非平凡函数依赖 X → Y:
ARP 的作用是什么?
你必须把 192.168.1.0/24 划分成至少 5 个子网,每个子网最多 25 台主机。哪个前缀长度最合适?
某部门在一个子网内需要 1012 个主机地址。足够使用的最长前缀 p(最小子网)是多少?
一台路由器有到以下网络的路由:10.190.96.0/24, 10.190.97.0/24, 10.190.98.0/24, 10.190.99.0/24, 10.190.100.0/24, 10.190.101.0/24。能覆盖所有这些网络的单条汇总路由,其最长前缀长度 p 是多少?
答案: N = −121
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 = 144
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: ¬r ∨ 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: N = 12
真值表:含 n 个不同变量的公式有 2ⁿ 行,每一行对应真值的一种组合(1 = 真,0 = 假)。由内向外进行,给每个子公式单独一列。¬a 把值取反;a ∧ b 只有在两者都为 1 时才为 1;a ∨ b 只有在两者都为 0 时才为 0;a → b 只有在 a = 1 且 b = 0 时才为 0;a ↔ b 在两边相等时为 1。
答案: L = 4
布尔代数:化简表达式的规则有 X + X′ = 1 和 X·X′ = 0、X + X = X、吸收律 X + X·Y = X、合并律 X·Y + X·Y′ = X、X + X′Y = X + Y,以及一致性定理 XY + X′Z + YZ = XY + X′Z。德摩根律把 (X·Y)′ 变成 X′ + Y′,把 (X + Y)′ 变成 X′·Y′。卡诺图以图形方式应用这些规则:每个由两个相邻格子组成的圈,就是一次使用 XY + XY′ = X。
答案: N = 3
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: x = 24
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: 25142 mod 66 = 31
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: A · 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: A · Θ(nlog₂ 7),约为 n2.81
取 a = 7、b = 2,nlog₂ 7 压过 O(n²) 的加法工作量,结果约为 n2.81。
答案: C · 升序排列
先访问左子树,再访问节点,最后访问右子树,可按有序顺序输出 BST 的键。
答案: D · 查找该对象可能失败,因为它位于按旧哈希值确定的桶中
键的位置是按其旧哈希值选定的;有了新的哈希值,查找会在错误的桶中搜索,因此键应当是不可变的。
答案: H = 2520
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: D
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: D · 每列都包含原子值,且没有重复组
1NF 要求每个单元格为原子值,行可唯一标识,且没有重复组。
答案: A · X 是超键
BCNF 要求每个决定因素都是候选键(超键);3NF 在 Y 是某个候选键的一部分时允许例外。
答案: A · 在本地网络中查找某个 IP 地址对应的 MAC 地址
ARP 广播“谁拥有这个 IP?”,拥有者回复其 MAC 地址,从而可以在本地传送帧。
答案: B · /27
/27 可以得到 8 个子网,每个子网有 30 个可用主机地址。/26 只能得到 4 个子网,而 /28 每个子网只允许 14 台主机。
答案: p = 22
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: p = 21
路由汇总:汇总路由 a.b.c.0/p 覆盖前 p 位相同的所有网络。把第一个和最后一个网络中不同的那个八位组写成二进制;相同的前导位数加上它前面各八位组的位数,就是最长的汇总前缀。
汇总路由:10.190.96.0/21 (它还覆盖了列表中没有的 2 个网络)。
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