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 −22。按无符号数读取,该位模式的值 U 是多少?
把各位设置为 1110 0100 AND 1011 1001 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少?
在其真值表的 8 行中,(a → b) ∧ (¬(b → c) ∨ ¬c) 在多少行为真?把这个数记作 N。
真值表的 16 行中,有多少行使 ¬((s ↔ (q ↔ p)) ∨ ((p → s) ↔ (q ↔ r))) 为真?把这个数记作 N。
用卡诺图求 F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 13, 14, 15) 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)?
一个上升沿触发的 JK 触发器从 Q = 0 开始,接收到所示的输入。点选 Q 第一次从 1 回到 0 的时钟边沿。
求 74 模 79 的逆元:满足 0 < x < 79 且 74·x ≡ 1 (mod 79) 的数 x。
用反复平方法求 51167 mod 70。
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?
使用邻接矩阵检查边 (u, v) 是否存在需要多长时间?
采用按秩合并(union by rank)和路径压缩(path compression)的并查集(union-find,不相交集合),每次操作的均摊代价为:
一棵树有 4 个度为 5 的顶点, 4 个度为 2 的顶点,其余所有顶点都是叶子(度为 1)。它有多少片叶子 L?
克鲁斯卡尔算法构造最小生成树。点选它加入的第 3 条边;被跳过的边不计。
SQL 中的视图(view)是:
为什么在生产查询中使用 NATURAL JOIN 被认为有风险?
HTTP 方法 GET 和 POST 的主要区别是什么?
一条路径的带宽为 100 Mbit/s,往返时间为 40 ms。要使其被充分利用,在途数据量必须有多少?
某部门在一个子网内需要 899 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 10.20.152.127/26。其网络地址的第四个八位组 x 是多少?
答案: U = 234
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 = 160
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: N = 3
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: N = 4
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 = 11
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。
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: 时钟边沿 3
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。
JK 触发器:00 保持,01 复位 (Q = 0),10 置位 (Q = 1),11 翻转。
答案: 74−1 mod 79 = 63
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·74 (mod 79)。
答案: 51167 mod 70 = 11
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 · 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: B · 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: A · O(1)
第 u 行第 v 列的元素立即告诉你该边是否存在;邻接表则可能需要扫描 u 的邻居。
答案: B · O(α(n)),即反阿克曼函数,实际上可视为常数
同时使用两种优化后,操作的均摊时间为 O(α(n));对于任何实际的 n,α(n) ≤ 4。
答案: L = 14
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。
捷径:L = 2 + Σ (d − 2),对度 d ≥ 3 的顶点求和。
答案: 边 AC
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 · 一个行为类似虚拟表的已存储查询
视图存储一条 SELECT 语句;查询视图时会执行其底层查询(物化视图则存储结果)。
答案: A · 它在所有同名列上连接,因此新增一列可能悄无声息地改变结果
自然连接匹配所有同名的列,例如无关的 "name" 或 "created_at";显式的 ON 或 USING 子句更安全。
答案: C · GET 获取资源,POST 在请求体中提交数据
GET 请求一个资源,不应改变服务器状态。POST 在请求体中发送数据(例如表单),供服务器处理。
答案: A · 500 kB
带宽时延积为 100 × 10⁶ bit/s × 0.04 s = 4 × 10⁶ 比特 = 500 kB。发送方的窗口必须至少这么大。
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 = 64
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