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 −6 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 1111 0110 >> 1 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,(q → ¬r) ∧ (¬r ∨ p) 在多少行为真?把这个数记作 N。
前提为 q → p; p、结论为 q 的论证是无效的。点选真值表中作为反例的那一行。
用卡诺图求 F(A, B, C, D) = Σm(1, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13) 的最简积之和 (SOP) 形式。它有多少个乘积项 N?
一个 4 位环形计数器 Q₃Q₂Q₁Q₀ 从 1000 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 7 个时钟边沿之后的状态 Q = Q₃Q₂Q₁Q₀,用十进制数表示。
求 12 模 47 的逆元:满足 0 < x < 47 且 12·x ≡ 1 (mod 47) 的数 x。
用反复平方法求 1195 mod 49。
快速排序总是使用第一个元素作为基准。它在哪种输入上表现出最坏情况?
关于 little-o 记号,下列哪个说法是正确的?
在字母表固定的字典树中查找一个长度为 L 的单词需要多长时间?
与有序链表相比,跳表(skip list)的主要优势是什么?
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。
长度为 3 且起点和终点都是 C 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。
哪个查询列出从未下过订单的客户?
为什么带有 WHERE YEAR(order_date) = 2025 的查询可能不会使用 order_date 上的索引?
VLAN 的主要用途是什么?
无穷计数问题出现在哪类路由协议中?什么方法有助于应对它?
网络 192.168.112.0/24 被划分为若干 /26 子网,从最低地址起编号为 1、2、3、…(子网 1 从 .0 开始)。子网 2 的广播地址的第四个八位组 x 是多少?
网络 192.168.16.0/24 用 VLSM 划分给以下局域网:A: 23 主机, B: 41 主机, C: 117 主机, D: 13 主机。子网从 .0 开始向上分配,主机最多的局域网先分配,每个局域网分配能容纳它的最小子网。局域网 D 的网络地址第四个八位组 x 是多少?
答案: U = 250
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 = 123
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。
右移 1 位,把每一位向右移动 1 个位置;从右端移出的位丢失,左侧补入 0。
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: p = 1, q = 0
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 = 5
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: Q = 1
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: 12−1 mod 47 = 4
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·12 (mod 47)。
答案: 1195 mod 49 = 16
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: D · 已经有序的数组
在有序输入上,基准总是最小值,因此一侧为空,另一侧有 n − 1 个元素,结果为 O(n²)。
答案: A · n = o(n²),但 n 不是 o(n)
f = o(g) 表示 f(n) / g(n) 趋于 0;n / n² 趋于 0,而 n / n = 1 则不然。
答案: D · O(L),与存储了多少个单词无关
每个字符选择一个子节点,因此无论字典树中有多少单词,一次查找都只需 L 步。
答案: B · 利用多层前向指针,实现期望 O(log n) 的查找
随机化的层级使查找能够跳过许多节点,从而使查找、插入和删除的期望时间为 O(log n)。
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: 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: A · SELECT c.name FROM customers c LEFT JOIN orders o ON o.customer_id = c.id WHERE o.id IS NULL
左连接保留所有客户,在没有匹配时用 NULL 填充订单列;IS NULL 随后恰好选出这些客户。
答案: C · 对列应用函数会妨碍简单的索引范围查找
该表达式不是 "sargable" 的;改用 order_date >= '2025-01-01' AND order_date < '2026-01-01' 即可进行索引范围扫描。
答案: D · 把一个物理交换网络划分成多个独立的广播域
VLAN 对端口进行逻辑分组,使广播只留在各自的 VLAN 内。这提高了安全性并限制了广播流量。
答案: D · 距离向量协议;水平分割和毒性逆转
发生故障后,距离向量路由器可能继续互相通告过时的路由,使度量值缓慢上升。水平分割、毒性逆转和最大度量值可以限制这一问题。
答案: x = 127
IPv4 subnetting: an address has 32 bits. The prefix /p says how many leading bits identify the network; the remaining 32 − p bits number the hosts. A subnet has 2³²⁻ᵖ addresses, but the first (network address) and last (broadcast address) cannot be given to hosts, so 2³²⁻ᵖ − 2 hosts fit. Exceptions: a /31 (point-to-point link, RFC 3021) uses both of its 2 addresses for hosts, and a /32 is one single address (a single host or a loopback).
答案: x = 224
VLSM:每个局域网分配满足 2ʰ − 2 ≥ 其主机数的最小子网,即前缀 32 − h。先分配最大的子网,可使每个块都对齐在其自身大小的倍数上,因此网络地址就是各块大小依次相加的结果。
局域网 D:192.168.16.224/28。
ExamProblems · examproblems.com/courses/computer-science-fundamentals