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 −25。按无符号数读取,该位模式的值 U 是多少?
20 位补码能存储的最小(最负)整数 N 是多少?
你想用逆否证明来证明 (r ∨ q) → ¬p。你要改为证明哪个蕴涵?点选它。
真值表的 16 行中,有多少行使 ((q ∨ s) ↔ r) ∧ ¬(r → p) 为真?把这个数记作 N。
用卡诺图求 F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 3, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 13, 14, 15) 的最简积之和 (SOP) 形式。它有多少个乘积项 N?
一个 5 位行波(异步)计数器由传播延迟均为 25 ns 的触发器构成。所有输出必须在下一个时钟边沿之前稳定下来。求最高时钟频率 fmax。
解 43x ≡ 78 (mod 79)。给出满足 0 < x < 79 的解 x。
某个 RSA 密钥使用素数 p = 43 和 q = 47,公钥指数 e = 13。求私钥指数 d(0 < d < φ(n))。
在包含 1,000,000 个元素的有序数组上,二分查找在最坏情况下大约需要多少次比较?
为什么当某些边权为负时,Dijkstra 算法可能给出错误结果?
关于无向图的邻接矩阵,下列哪项是正确的?
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 K7 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。
求带权图的最小生成树的总权重 W。
第三范式(3NF)消除了:
两个事务都读到 stock = 10,各自减 1 后写回结果,最终得到 9 而不是 8。这是哪种异常?
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?
同一台交换机上 VLAN 10 和 VLAN 20 中的主机无法通信。需要什么?
某部门在一个子网内需要 1345 个主机地址。足够使用的最长前缀 p(最小子网)是多少?
网络 192.168.130.0/24 用 VLSM 划分给以下局域网:A: 4 主机, B: 19 主机, C: 28 主机, D: 3 主机, E: 11 主机。子网从 .0 开始向上分配,主机最多的局域网先分配,每个局域网分配能容纳它的最小子网。局域网 A 的网络地址第四个八位组 x 是多少?
答案: U = 231
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: N = −524288
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: ¬¬p → ¬(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: N = 3
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
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: fmax = 8 MHz
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。
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 = 1189
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 · 约 20 次
220 ≈ 1,048,576,因此大约减半 20 次后只剩下一个元素。
答案: A · 顶点被取出时距离就被确定,但之后的负权边仍可能给它一条更短的路径
贪心步骤依赖于非负权重,才能保证取出的距离是最终值;权重可能为负时应使用 Bellman–Ford。
答案: B · 它关于主对角线对称
在无向图中,边 {u, v} 意味着 M[u][v] 和 M[v][u] 都被置位,因此矩阵等于其转置。
答案: B · 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 = 360
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: W = 48
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: B · 非键属性之间的传递依赖
在 3NF 中,没有非键属性依赖于另一个非键属性,例如同时存储城市和邮政编码,而城市依赖于邮政编码。
答案: B · 丢失更新
在丢失更新中,两个事务都基于同一个旧值工作,第二次写入抹去了第一次;加锁(SELECT ... FOR UPDATE)或原子更新可以防止这种情况。
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: B · 一台在 VLAN 之间进行路由的路由器或三层交换机
VLAN 在第 2 层上相互隔离,因此它们之间的流量必须经过路由,例如由中继链路上的路由器("单臂路由")或三层交换机完成。
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 = 80
VLSM:每个局域网分配满足 2ʰ − 2 ≥ 其主机数的最小子网,即前缀 32 − h。先分配最大的子网,可使每个块都对齐在其自身大小的倍数上,因此网络地址就是各块大小依次相加的结果。
局域网 A:192.168.130.80/29。
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