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 −20 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 800 × 600 像素,每像素 24 位。它占用多少内存 M(以 KiB 计,1 KiB = 1024 字节)?
哪个公式与 ¬(c ∨ b) 在逻辑上等价?点选它。
真值表的 16 行中,有多少行使 (¬(q → s) ∧ p) → ((¬r → q) → ¬p) 为真?把这个数记作 N。
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 = C′,I₁ = 0,I₂ = C′,I₃ = 1。在 A、B、C 的 8 种组合中,有多少种使输出 F = 1?求 N。
对于 F(A, B, C, D) = Σm(1, 4, 7, 10, 12, 15) + d(2, 3, 9, 11)(其中 d 表示无关项),求必要质蕴涵项的个数 N。
求 11 模 98 的逆元:满足 0 < x < 98 且 11·x ≡ 1 (mod 98) 的数 x。
某个 RSA 密钥使用素数 p = 11 和 q = 17,公钥指数 e = 19。求私钥指数 d(0 < d < φ(n))。
在有 V 个顶点、E 条边的图上,Bellman–Ford 算法的时间复杂度是多少?
哪种算法通过反复加入不会形成环的最便宜的边来求最小生成树?
使用邻接矩阵检查边 (u, v) 是否存在需要多长时间?
对于数组中的每个元素,你想以总共 O(n) 的时间求出其右侧的下一个更大元素。哪种结构有帮助?
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。
用迪杰斯特拉算法求带权图中从 A 到 E 的最短路径的长度 d(E)。
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?
以下哪一个是私有 IPv4 地址段?
在滑动窗口协议中,丢失一个帧后,回退 N 帧(Go-Back-N)与选择重传(Selective Repeat)有何不同?
网络 192.168.10.0/24 需要划分为至少 4 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 10.20.13.193/27。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 = 236
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 = 1406 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: ¬c ∧ ¬b
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: N = 14
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: N = 4
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: N = 4
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: 11−1 mod 98 = 9
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·11 (mod 98)。
答案: d = 59
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 · O(V × E)
V − 1 轮中的每一轮都松弛全部 E 条边,因此为 O(VE);作为交换,它能处理负权边。
答案: B · Kruskal 算法
Kruskal 按权重对边排序,若一条边连接不同的连通分量就加入它;Prim 则从一个起始顶点开始扩展一棵树。
答案: D · O(1)
第 u 行第 v 列的元素立即告诉你该边是否存在;邻接表则可能需要扫描 u 的邻居。
答案: C · 一个保存尚在等待答案的元素的栈
从左向右扫描,弹出栈中所有比当前元素小的元素(当前元素就是它们的答案),然后把当前元素压入;每个元素最多移动两次。
答案: 都不是
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: d(E) = 20
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。
每一行:被确定的顶点、它的最终距离,以及距离得到改进的邻点。
答案: A · 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: C · 192.168.0.0/16
私有地址段为 10.0.0.0/8、172.16.0.0/12 和 192.168.0.0/16;它们不会在公共互联网上路由。
答案: C · 回退 N 帧重发丢失的帧及其后的所有帧;选择重传只重发丢失的帧
回退 N 帧的接收方丢弃乱序帧,因此发送方必须重发丢失点之后的所有帧。选择重传会缓存乱序帧,只请求丢失的那一帧。
答案: H = 62
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 = 223
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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