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。
把 −118 写成 8 位补码模式。再把该模式当作无符号二进制数读出:它的十进制值 U 是多少?
把各位设置为 1001 0010 OR 0100 1000 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少?
(q ∨ r) ∧ (¬q ∧ ¬r) 是重言式、矛盾式还是偶然式?点选你的答案。
前提为 r → q; p → q、结论为 r → p 的论证是无效的。点选真值表中作为反例的那一行。
一个 4 选 1 多路选择器的选择输入为 S₁ = A 和 S₀ = B,数据输入分别接 I₀ = 0,I₁ = 1,I₂ = C′,I₃ = C′。在 A、B、C 的 8 种组合中,有多少种使输出 F = 1?求 N。
求 F(A, B, C, D) = Σm(2, 3, 7, 8, 15) + d(1, 4, 9, 11, 12) 的最简 SOP 形式,其中 d 表示无关项。它包含多少个文字 L?
求欧拉函数 φ(121),即 1 到 121 中与 121 互素的整数个数。
某个 RSA 密钥使用 p = 5,q = 19,e = 5。解密密文 c = 27:求消息 m。
一个问题具有最优子结构是什么意思?
为什么在单链表上二分查找不能达到 O(log n) 的时间?
哪种冲突解决方法将发生冲突的键存储在同一个桶的列表中?
建立在 n 个数的数组上的树状数组(Fenwick tree,binary indexed tree)以 O(log n) 支持哪些操作?
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。
长度为 2 且起点和终点都是 B 的闭途径有多少条?途径可以重复顶点和边。把这个数记作 N。
哪个查询返回 customers 表中不同城市的数量?
在 (last_name, first_name) 上有一个复合索引。哪个条件能最有效地利用它?
信号以约 2 × 10⁸ m/s 的速度在光纤中传播 2000 km。传播时延是多少?
一个远程终端应用程序反应迟缓,因为小的按键数据包被延迟发送。通常是哪种 TCP 机制造成的?
网络 192.168.10.0/24 需要划分为至少 6 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 10.20.68.101/26。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 = 138
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: R = 218
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。
OR 在至少有一位为 1 时得 1。
答案: 矛盾式
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)。
答案: p = 0, q = 1, r = 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: N = 4
多路选择器:2ⁿ 选 1 多路选择器把其数据输入之一传到输出;选择线按二进制数读取,决定选哪一个。对于选择端 S₁S₀ = AB 的 4 选 1 MUX,F = A′B′·I₀ + A′B·I₁ + AB′·I₂ + AB·I₃。把数据输入接到 0、1、C 或 C′,可使 MUX 产生 A、B、C 的任意函数,这是用一块芯片实现逻辑的常用方法。
答案: L = 8
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。
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: φ(121) = 110
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 = 12
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 · 最优解可以由其子问题的最优解构造出来
贪心算法和动态规划要得出正确答案,都需要问题具有最优子结构。
答案: B · 由于不能按下标直接访问,到达中间元素需要 O(n) 步
二分查找需要以 O(1) 访问中间元素;在链表上走到那里需要线性时间,因此总时间为 O(n)。
答案: C · 拉链法(Separate chaining)
拉链法为每个桶维护一个链表(或其他结构);开放寻址法则在表内寻找另一个空槽。
答案: C · 前缀和查询和单个元素更新
树状数组存储由每个下标的低位所确定区间上的部分和,因此前缀和与单点更新都只需 O(log n)。
答案: 欧拉回路
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。
答案: N = 4
度:顶点的度是与它相连的边的条数。每条边有两个端点,所以度数之和等于边数的两倍:Σ deg(v) = 2|E|(握手引理)。因此奇度顶点的个数是偶数。Kn 有 n(n − 1)/2 条边,n 个顶点的 k-正则图有 nk/2 条边,n 个顶点的树有 n − 1 条边。
答案: C · SELECT COUNT(DISTINCT city) FROM customers
COUNT(DISTINCT city) 统计不同的非 NULL 城市;放在 COUNT 外面的 DISTINCT 只是去除重复的结果行。
答案: C · WHERE last_name = 'Jansen'
复合 B 树索引先按 last_name、再按 first_name 排序,因此在前导列上的查找可以利用它,但仅凭 first_name 无法利用这种顺序。
答案: A · 10 ms
2 × 10⁶ m / 2 × 10⁸ m/s = 0.01 s = 10 ms。传播时延取决于距离和介质,而不是数据包大小。
答案: A · Nagle 算法
Nagle 算法在先前数据未被确认时等待,把小段捆绑在一起发送。这节省了带宽,但给交互式流量增加了延迟。
答案: H = 30
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 = 127
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