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 1000 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 1111 0000 XOR 0010 1010 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) ∨ p) → ((¬p → r) → q) 在多少行为真?把这个数记作 N。
把否定完全移到内部之后,哪个命题与 ¬∀x (A(x) ∨ B(x)) 等价?点选它。
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。
3 位二进制加法计数器从 1(十进制,Q = 001)开始。经过 20 个时钟脉冲后,它显示的计数 Q(十进制)是多少?
求满足 x ≡ 2 (mod 5) 和 x ≡ 1 (mod 6) 的最小正整数 x。
某个 RSA 密钥使用素数 p = 29 和 q = 41,公钥指数 e = 17。求私钥指数 d(0 < d < φ(n))。
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?
旅行商问题如何分类?
一棵二叉树的根为 1,左子节点为 2,右子节点为 3;节点 2 的子节点为 4(左)和 5(右)。后序遍历的结果是什么?
用于拓扑排序的 Kahn 算法反复删除入度为 0 的顶点。哪种结构保存这些顶点?
一个连通图有 17 个顶点和 26 条边。必须去掉多少条边 k 才能剩下一棵生成树?
长度为 2 且起点和终点都是 E 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。
关于 HAVING,下列哪项说法正确?
SELECT day, SUM(amount) OVER (ORDER BY day) FROM sales 计算的是什么?
信号以约 2 × 10⁸ m/s 的速度在光纤中传播 2000 km。传播时延是多少?
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 1747 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 10.20.238.130/26。其子网广播地址的最后一个数(第四个八位组)x 是多少?
答案: N = −117
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 = 218
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: 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: ∃x (¬A(x) ∧ ¬B(x))
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: AB = 11, 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: Q = 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。
每 8 个脉冲使计数器回到相同的状态。
答案: x = 7
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 = 593
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 · 判定版本是 NP 完全的,优化版本是 NP 难的
"是否存在长度至多为 k 的回路?"是 NP 完全的;求最短回路是 NP 难的,因为它至少同样困难。
答案: B · 4 5 2 3 1
后序遍历先处理 4 和 5,再处理 2,然后是 3,最后是根 1。
答案: D · 由入度为 0 的顶点组成的队列(或任何集合)
准备好的顶点保存在队列中;删除一个顶点会降低其邻居的入度,入度降为 0 的邻居被加入队列,总时间为 O(V + E)。
答案: k = 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。
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: B · 它可以使用聚合函数来过滤分组
HAVING 在聚合之后过滤分组,并且可以引用聚合函数;WHERE 则不能。
答案: C · 按 day 排序的 amount 累计总和
有 ORDER BY 而没有显式窗口框架时,窗口从第一行一直延伸到当前行(及其并列行),因此得到累计和。
答案: A · 10 ms
2 × 10⁶ m / 2 × 10⁸ m/s = 0.01 s = 10 ms。传播时延取决于距离和介质,而不是数据包大小。
答案: D · 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 = 191
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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