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?
一幅未压缩图像为 512 × 512 像素,每像素 32 位。它占用多少内存 M(以 KiB 计,1 KiB = 1024 字节)?
哪个公式与 q → r 在逻辑上等价?点选它。
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。
一个 4 选 1 多路选择器的选择输入为 S₁ = A 和 S₀ = B,数据输入分别接 I₀ = 0,I₁ = 0,I₂ = 1,I₃ = C′。在 A、B、C 的 8 种组合中,有多少种使输出 F = 1?求 N。
同步模 11 计数器依次计 0, 1, …, 10,然后回到 0。它从 10 开始。经过 30 个时钟脉冲后,它显示的计数 Q(十进制)是多少?
求 5 模 17 的逆元:满足 0 < x < 17 且 5·x ≡ 1 (mod 17) 的数 x。
用反复平方法求 773 mod 57。
下面代码的时间复杂度是多少:for i = 1 to n: for j = 1 to i: 执行 O(1) 的工作?
关于类 P 的哪个定义是正确的?
哈希表在负载因子超过阈值后进行再哈希(rehash)时会发生什么?
把键 5、3、8、1 按此顺序插入一个空的基于数组的二叉最小堆。最终的数组是什么?
这个连通图有欧拉回路、有不是回路的欧拉通路,还是两者都没有?点选你的答案。
普里姆算法从顶点 A 出发构造最小生成树。点选它加入的第 4 条边。
LEFT JOIN 返回:
与 3NF 相比,把表分解为 BCNF 的一个已知缺点是什么?
主机上的默认网关有什么作用?
Diffie-Hellman 密钥交换本身能实现什么?它的弱点是什么?
网络 192.168.10.0/24 需要划分为至少 12 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 10.20.153.25/30。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: 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: M = 1024 KiB
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: ¬q ∨ 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)。
竖线之后的各列是按所示顺序排列的各个选项。
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: N = 3
多路选择器:2ⁿ 选 1 多路选择器把其数据输入之一传到输出;选择线按二进制数读取,决定选哪一个。对于选择端 S₁S₀ = AB 的 4 选 1 MUX,F = A′B′·I₀ + A′B·I₁ + AB′·I₂ + AB·I₃。把数据输入接到 0、1、C 或 C′,可使 MUX 产生 A、B、C 的任意函数,这是用一块芯片实现逻辑的常用方法。
答案: Q = 7
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 11 个脉冲使计数器回到相同的状态。
答案: 5−1 mod 17 = 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)。
每个余数 r 都写成 r ≡ t·5 (mod 17)。
答案: 773 mod 57 = 7
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 · O(n²)
内层循环体总共执行 n(n + 1) / 2 次,仍然是平方级的。
答案: A · 能由确定性算法在多项式时间内求解的判定问题
P 包含具有确定性多项式时间算法的判定问题,例如检查一个图是否连通。
答案: C · 分配一个更大的表,并把每个键重新插入
由于下标是对表大小取模计算的,所有键都必须重新哈希到新的更大的表中;采用翻倍策略时,均摊代价仍为 O(1)。
答案: D · [1, 3, 8, 5]
插入 5、3、8 之后数组为 [3, 5, 8];1 放到下标 3,先与父节点 5 交换,再与 3 交换,得到 [1, 3, 8, 5]。
答案: 欧拉回路
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: 边 BD
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: C · 左表的所有行以及右表中匹配的行,无匹配处填充 NULL
左外连接保留左表的每一行;未匹配的右表列以 NULL 填充。
答案: D · 某些函数依赖可能无法再在单个表中检查
无损的 BCNF 分解总是存在的,但它可能不保持依赖;3NF 分解则总能做到既无损又保持依赖。
答案: C · 它是用于发往其他网络的流量的路由器
主机将发往非本地目的地的数据包发送给默认网关,通常就是其本地路由器。
答案: D · 它在公开信道上协商出共享密钥,但单独使用时易受中间人攻击
Diffie-Hellman 让双方推导出同一个窃听者无法计算的密钥。除非对交换的值进行签名或以其他方式认证,否则中间的攻击者可以分别与每一方进行独立的交换。
答案: H = 14
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 = 27
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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