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 0011 0101 >> 3 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少?
你想用反证法来证明 (b ∨ c) → ¬a。一开始要假设哪个命题?点选它。
前提为 b → c; c、结论为 b 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(0, 1, 3, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 14) 的最简积之和 (SOP) 形式。它有多少个乘积项 N?
对于 F(A, B, C, D) = Σm(2, 3, 6, 8, 11, 12, 15) + d(0, 4)(其中 d 表示无关项),求必要质蕴涵项的个数 N。
解 26x ≡ 40 (mod 41)。给出满足 0 < x < 41 的解 x。
某个 RSA 密钥使用素数 p = 5 和 q = 29,公钥指数 e = 5。求私钥指数 d(0 < d < φ(n))。
朴素递归斐波那契(fib(n) = fib(n−1) + fib(n−2))的时间复杂度是:
拓扑排序只适用于:
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?
在一棵根为 50、左子树为 30(子节点 20、40)、右子树为 70(子节点 60、80)的 BST 中,用中序后继删除根。哪个键成为新的根?
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。
迪杰斯特拉算法从 A 开始运行。点选在第 3 轮被确定(成为永久标号)的顶点;A 本身是第 1 轮。
为什么要在列上创建索引?
两名值班医生各自检查对方是否仍在值班,然后两人同时下班签退。快照隔离在这里仍可能允许哪种异常?
哪台主机与 10.1.2.3 位于同一个 /16 子网?
为什么先关闭 TCP 连接的一方要在 TIME_WAIT 状态停留两倍的最大报文段寿命?
某部门在一个子网内需要 1980 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 10.20.90.73/29。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 = 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 = 6
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 3 位,把每一位向右移动 3 个位置;从右端移出的位丢失,左侧补入 0。
答案: (b ∨ c) ∧ ¬¬a
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)。
如果假设导致矛盾,则该蕴涵必为真。
答案: b = 0, c = 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 = 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: 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: x = 11
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: d = 45
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 · 指数级
调用树大约按 φⁿ(约 1.618ⁿ)增长。记忆化可将其降为 O(n)。
答案: D · 有向无环图(DAG)
当且仅当有向图中没有环时才存在拓扑序;可以用 DFS 或 Kahn 算法在 O(V + E) 内求出。
答案: A · 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: A · 60
右子树中最左的节点是 60,因此 60 替换 50,并删除其原来的位置;使用前驱则会得到 40。
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: C
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: A · 为了加快这些列上的查找和连接
索引(通常是 B-tree)可以加快查找,但会占用空间,并会减慢需要维护索引的插入和更新操作。
答案: A · 写偏斜(write skew)
在快照隔离下,两个事务都看到旧状态并修改不同的行,因此检测不到写冲突;可串行化隔离可以防止这种情况。
答案: A · 10.1.200.5
在 /16 中,前 16 位(10.1)是网络部分。只有 10.1.200.5 与之相同,所以它位于 10.1.0.0/16。
答案: C · 让延迟的段消亡,并在最后的 ACK 丢失时能够重发
TIME_WAIT 确保丢失的最后 ACK 能够被重发,并让旧的重复段在同一地址和端口对被重用之前过期。
答案: p = 21
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 = 78
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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