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 −5。按无符号数读取,该位模式的值 U 是多少?
某系统要为 3398 个项目中的每一个分配一个长度相同的独立二进制编码。最少需要多少位 b?
在其真值表的 8 行中,(r → ¬(p → ¬q)) ∨ ¬(¬q → (¬p ∨ r)) 在多少行为真?把这个数记作 N。
前提为 a → c; b → c、结论为 a → b 的论证是无效的。点选真值表中作为反例的那一行。
在这个卡诺图中,恰有一个 1 没有相邻的 1,所以它在最简 SOP 形式中仍是单个格子的圈(含四个文字的完整最小项)。跨越卡诺图边界的相邻关系也要计入。点选该格子。
一个 4 位环形计数器 Q₃Q₂Q₁Q₀ 从 1010 开始。每个时钟边沿,各位向右移动一位(Q₃ → Q₂ → Q₁ → Q₀),Q₃ 接收 Q₀。给出 6 个时钟边沿之后的状态 Q = Q₃Q₂Q₁Q₀,用十进制数表示。
求 32 模 53 的逆元:满足 0 < x < 53 且 32·x ≡ 1 (mod 53) 的数 x。
用 RSA 公钥 (n, e) = (217, 17) 加密消息 m = 193。求密文 c。
关于一个没有可达基本情况的递归函数,下列哪个说法是正确的?
关于 P 和 NP,下列哪个说法是正确的?
你持有一个位于链表中间的节点的引用。在哪种链表中可以在 O(1) 内删除它?
对以邻接矩阵存储的、有 V 个顶点的图进行广度优先搜索,运行时间是多少?
完全图 K7 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。
用迪杰斯特拉算法求带权图中从 A 到 F 的最短路径的长度 d(F)。
当 WHERE 子句没有匹配任何行时,SELECT SUM(amount) FROM orders 返回什么?
事务 T1 锁定了行 A 并等待行 B,而 T2 锁定了行 B 并等待行 A。典型的 DBMS 会怎么做?
“ping”命令使用哪种协议?
在 SYN 泛洪攻击中,攻击者试图耗尽什么资源?
某部门在一个子网内需要 821 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 10.20.251.105/30。其子网中最后一个可用主机地址的第四个八位组 x 是多少?
答案: U = 251
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: b = 12 bit
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。
答案: N = 5
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: a = 1, b = 0, c = 1
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。
这种形式的论证看起来像有效的规则,但只要有一行就足以说明它并不有效。
答案: AB = 11, CD = 01
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。
有相邻 1 的 1 可以加入由两个或更多格子组成的圈。
答案: Q = 10
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。
答案: 32−1 mod 53 = 5
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·32 (mod 53)。
答案: c = 142
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 · 它会不断调用自身,直到调用栈溢出
没有基本情况,递归就永远不会停止;实际上栈帧所需的内存会耗尽,程序随之崩溃。
答案: C · P 中的每个问题也都属于 NP
P ⊆ NP:如果你能快速解决一个问题,你就能快速验证一个解。P 是否等于 NP 仍是一个未解决的问题。
答案: B · 双向链表
双向链表的节点知道其前驱,因此可以直接重新连接 prev 和 next;单链表必须查找前驱。
答案: D · O(V²)
V 个顶点中的每一个都要扫描一行 V 个元素,因此为 O(V²);使用邻接表时 BFS 为 O(V + E)。
答案: H = 360
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(F) = 10
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。
每一行:被确定的顶点、它的最终距离,以及距离得到改进的邻点。
答案: B · NULL
SUM、AVG、MIN 和 MAX 在空集上返回 NULL,而 COUNT 返回 0;COALESCE(SUM(amount), 0) 则会返回 0。
答案: C · 检测到死锁,并中止其中一个事务作为牺牲者
等待图中的环就是死锁;DBMS 回滚其中一个事务,使另一个能够继续,被牺牲的事务可以重试。
答案: D · ICMP
Ping 发送 ICMP 回显请求(echo request),并测量回显应答(echo reply)返回所需的时间。
答案: B · 服务器的半开连接表
每个 SYN 都使服务器预留状态并等待一个永远不会到来的 ACK。SYN cookie 可以在握手完成之前避免保存状态。
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: x = 106
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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