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 −115。按无符号数读取,该位模式的值 U 是多少?
把各位设置为 0101 1000 XOR 0100 0011 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少?
你想用逆否证明来证明 (p ∧ r) → q。你要改为证明哪个蕴涵?点选它。
真值表的 16 行中,有多少行使 ((s → ¬p) ∧ ¬s) ↔ (q ↔ r) 为真?把这个数记作 N。
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。
模 12 计数器必须依次经过 12 个不同的状态。它至少需要多少个触发器 n?
求 26 模 43 的逆元:满足 0 < x < 43 且 26·x ≡ 1 (mod 43) 的数 x。
67 是素数。用费马小定理求 3060844 mod 67。
均摊分析衡量的是什么?
关于在无序数组中选择第 k 小的元素,下列哪个说法是正确的?
一个大小为 7 的哈希表使用 h(k) = k mod 7 和线性探测。插入 10 之后,17 存放在哪里?
你必须用 O(k) 的内存从 n 个数的数据流中保留最小的 k 个值。哪种方法能在 O(n log k) 时间内完成?
一棵树有 4 个度为 4 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?
长度为 2 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。
第一范式(1NF)要求:
对于两个没有可用索引的大表之间的等值连接,优化器通常选择哪种连接算法?
RIP 使用哪种度量来选择路由?
为什么网站出示自签名证书时浏览器会发出警告?
某部门在一个子网内需要 362 个主机地址。足够使用的最长前缀 p(最小子网)是多少?
网络 192.168.103.0/24 用 VLSM 划分给以下局域网:A: 33 主机, B: 23 主机, C: 21 主机, D: 5 主机, E: 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 B 的网络地址第四个八位组 x 是多少?
答案: U = 141
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 = 27
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。
XOR 在两位不同时得 1。
答案: ¬q → ¬(p ∧ r)
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)。
逆否命题与原命题等价,所以证明了它就证明了原命题。
答案: N = 8
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: AB = 01, CD = 00
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: n = 4
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: 26−1 mod 43 = 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·26 (mod 43)。
答案: 3060844 mod 67 = 37
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 · 在最坏情况的操作序列上,每个操作的平均代价
均摊分析把少数昂贵操作的代价分摊到许多廉价操作上,从而对任意操作序列给出有保证的平均值。
答案: D · 快速选择的期望时间为 O(n),而中位数的中位数法保证最坏情况为 O(n)
使用随机基准时,快速选择的期望工作量为 n + n/2 + n/4 + ... = O(n);把基准选为中位数的中位数可使最坏情况为线性。
答案: A · 下标 4
10 mod 7 = 3,17 mod 7 = 3;下标 3 已被占用,因此线性探测尝试下一个槽位,即下标 4。
答案: B · 一个大小为 k 的最大堆,当出现更小的值时替换其根
最大堆的根是所保留值中最大的;任何更小的新值都以 O(log k) 替换它,因此堆中始终保存着迄今为止最小的 k 个值。
答案: L = 10
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: N = 2
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 · 每列都包含原子值,且没有重复组
1NF 要求每个单元格为原子值,行可唯一标识,且没有重复组。
答案: C · 哈希连接
哈希连接在一个输入上构建哈希表,再用另一个输入进行探测,非常适合没有索引的大型等值连接。
答案: A · 跳数
RIP 是一种计算跳数的距离向量协议,16 表示不可达。这使它只适用于小型网络。
答案: A · 没有受信任的证书颁发机构担保该密钥属于该网站
浏览器信任由其信任库中的 CA 直接或通过证书链签发的证书。自签名证书任何人都能制作,包括中间人。
答案: p = 23
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
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 B:192.168.103.64/27。
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