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 −107。按无符号数读取,该位模式的值 U 是多少?
一幅未压缩图像为 512 × 512 像素,每像素 24 位。它占用多少内存 M(以 KiB 计,1 KiB = 1024 字节)?
c ∨ ¬c 是重言式、矛盾式还是偶然式?点选你的答案。
已知前提 q ∨ r; ¬q。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(1, 12, 13, 14) 的最简积之和 (SOP) 形式。它总共包含多少个文字 L(带撇的变量算一个文字)?
求 F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 3, 4, 6, 11, 13, 14, 15) + d(5, 7, 12) 的最简 SOP 形式,其中 d 表示无关项。它有多少个乘积项 N?
求 19 模 29 的逆元:满足 0 < x < 29 且 19·x ≡ 1 (mod 29) 的数 x。
83 是素数。用费马小定理求 2587875 mod 83。
你对一个 n 个元素的数组排序一次,然后用二分查找回答 k 次成员查询。总代价是多少?
哪种技术能使快速排序在任意输入上的期望运行时间为 O(n log n)?
在从下标 0 开始存储于数组中的二叉堆里,下标为 i 的节点的父节点在哪里?
哪条性质使每棵 B 树都保持完全平衡?
完全图 K4 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。
当 WHERE 子句没有匹配任何行时,SELECT SUM(amount) FROM orders 返回什么?
表 enrolment(student_id, course_id, student_name, grade) 的键是 (student_id, course_id)。它违反了哪个范式?
为什么 Wi-Fi 使用冲突避免(CSMA/CA)而不是冲突检测?
一台 PC 能访问本子网中的打印机,但无法访问子网以外的任何地方。它的 IP 地址和掩码都正确。最可能的故障是什么?
网络 192.168.10.0/24 需要划分为至少 12 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 10.20.216.23/27。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 = 149
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: M = 768 KiB
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: 重言式
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: r
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: L = 10
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: 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: 19−1 mod 29 = 26
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·19 (mod 29)。
答案: 2587875 mod 83 = 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 · O(n log n + k log n)
排序代价为 O(n log n),每次查询为 O(log n);当 k 很大时,这比 k 次线性扫描(O(nk))更好。
答案: D · 均匀随机地选择基准
使用随机基准时,对每个输入的期望运行时间都是 O(n log n);坏情况依然存在,但发生的概率极低。
答案: C · 下标 ⌊(i − 1) / 2⌋
i 的子节点位于 2i + 1 和 2i + 2,因此 i 的父节点位于 ⌊(i − 1) / 2⌋;若下标从 1 开始,则为 ⌊i / 2⌋。
答案: A · 所有叶子都位于同一深度
节点满时向上分裂,只有根分裂时树才会变高,因此所有叶子始终处于同一层。
答案: H = 3
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 = 56
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: 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: D · 第二范式,因为 student_name 只依赖于 student_id
student_name 只依赖于键的一部分,这是部分依赖;把它移到 students 表中可以修正对 2NF 的违反。
答案: D · 无线站点在发送时无法可靠地检测到冲突
无线发射机在发送时听不到其他较弱的信号,而且有些站点彼此隐藏。因此 802.11 采用随机退避等待并使用确认。
答案: D · 默认网关缺失或错误
主机把发往子网外的数据包发给默认网关。如果网关错误或缺失,本地流量仍然正常,但外部什么都访问不到,即使使用 IP 地址也一样。
答案: H = 14
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 = 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)。
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