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。
8 位模式 0111 1011 以补码形式存储一个有符号整数。它的十进制值 N 是多少?
把各位设置为 1101 1110 OR 0100 0101 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 q → ¬r。你要改为证明哪个蕴涵?点选它。
把否定完全移到内部之后,哪个命题与 ¬∃x ∀y R(x, y) 等价?点选它。
用卡诺图求 F(A, B, C) = Σm(2, 5, 6) 的最简积之和 (SOP) 形式。它有多少个乘积项 N?
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 7 模 17 的逆元:满足 0 < x < 17 且 7·x ≡ 1 (mod 17) 的数 x。
某个 RSA 密钥使用素数 p = 19 和 q = 29,公钥指数 e = 5。求私钥指数 d(0 < d < φ(n))。
说一个 O(n²) 算法也是 O(n³),这正确吗?
关于 log(n!),哪个界是正确的?
运行中的程序使用哪种数据结构来记录活动的函数调用及其局部变量?
原地反转一个单链表的时间和额外空间代价各是多少?
一棵树有 2 个度为 3 的顶点, 2 个度为 4 的顶点, 3 个度为 5 的顶点,其余所有顶点都是叶子(度为 1)。它有多少片叶子 L?
从 B 到 D 的长度为 2 的途径有多少条?途径可以重复顶点和边。把这个数记作 N。
第二范式(2NF)消除了:
在多版本并发控制(MVCC)下,读取者如何避免阻塞写入者?
VLAN 的主要用途是什么?
哪种路由协议属于链路状态协议?
网络 192.168.10.0/24 需要划分为至少 6 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 10.20.223.207/29。其网络地址的第四个八位组 x 是多少?
答案: N = 123
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。
其余各位保持正常的正权值。
答案: R = 223
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。
OR 在至少有一位为 1 时得 1。
答案: ¬¬r → ¬q
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: ∀x ∃y ¬R(x, y)
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。
其他选项要么保持某个量词不变,要么改变了量词的顺序,要么错误地否定了内部的公式。
答案: N = 2
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: 时钟边沿 5
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: 7−1 mod 17 = 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·7 (mod 17)。
答案: d = 101
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: B · 正确,因为 Big O 是上界,而 n² 的增长不比 n³ 快
Big O 是上界,因此这个说法是对的,但不是紧确的;Θ(n²) 给出的才是确切的增长率。
答案: D · Θ(n log n)
log(n!) ≤ n log n,而最大的 n / 2 个因子给出 log(n!) ≥ (n / 2) log(n / 2);这就是比较排序需要 Ω(n log n) 的原因。
答案: B · 调用栈
每次调用压入一个栈帧,每次返回弹出一个栈帧,这就是最近的调用最先结束的原因。
答案: B · O(n) 时间和 O(1) 额外空间
保持三个指针(previous、current、next),就可以在一次遍历中反转每个链接,而无需分配新节点。
答案: L = 17
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 = 1
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 · 非键列对复合键一部分的部分依赖
2NF 要求满足 1NF,并且每个非键属性都依赖于整个键,而不仅仅是键的一部分。
答案: C · 读取者看到已提交行版本的一致快照,而写入者创建新版本
MVCC 保留旧的行版本,使读取者能看到其快照时刻的数据,而写入者创建新版本而不是原地覆盖。
答案: C · 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: B · OSPF
OSPF 路由器构建区域的完整拓扑图,并用 Dijkstra 算法计算最短路径。RIP 是距离矢量协议;BGP 是路径矢量协议。
答案: H = 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)。
答案: x = 200
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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