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 0001 1110 以补码形式存储一个有符号整数。它的十进制值 N 是多少?
某系统要为 3722 个项目中的每一个分配一个长度相同的独立二进制编码。最少需要多少位 b?
你想用反证法来证明 ¬p → (r ∧ q)。一开始要假设哪个命题?点选它。
前提为 p → r; ¬p、结论为 ¬r 的论证是无效的。点选真值表中作为反例的那一行。
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。
求 F(A, B, C, D) = Σm(1, 3, 7, 10, 11, 12) + d(14, 15) 的最简 SOP 形式,其中 d 表示无关项。它有多少个乘积项 N?
求 49 模 62 的逆元:满足 0 < x < 62 且 49·x ≡ 1 (mod 62) 的数 x。
59 是素数。用费马小定理求 1767731 mod 59。
对于在满时将容量翻倍的动态数组,追加元素的均摊(amortised)时间复杂度是多少?
关于在无序数组中选择第 k 小的元素,下列哪个说法是正确的?
在存储于容量为 n 的数组中的循环队列里,下标 i 之后的下一个位置如何计算?
要使哈希表正确工作,哈希与相等性必须遵守哪条规则?
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。
普里姆算法从顶点 F 出发构造最小生成树。点选它加入的第 2 条边。
ACID 中的 "A" 代表什么?
并发事务的调度在什么情况下被称为可串行化的?
交换机通常工作在 OSI 的哪一层?
根据奈奎斯特公式,使用 4 个信号电平的无噪声 3 kHz 信道的最大比特率是多少?
某部门在一个子网内需要 991 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 10.20.127.136/30。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: N = 30
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: b = 12 bit
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)。
如果假设导致矛盾,则该蕴涵必为真。
答案: p = 0, r = 1
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。
这种形式的论证看起来像有效的规则,但只要有一行就足以说明它并不有效。
答案: AB = 00, CD = 11
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: 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: 49−1 mod 62 = 19
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·49 (mod 62)。
答案: 1767731 mod 59 = 4
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(1)
只有在元素个数达到 2 的幂时才会复制全部元素;将其分摊到所有追加操作上,每次追加的平均代价是常数。
答案: C · 快速选择的期望时间为 O(n),而中位数的中位数法保证最坏情况为 O(n)
使用随机基准时,快速选择的期望工作量为 n + n/2 + n/4 + ... = O(n);把基准选为中位数的中位数可使最坏情况为线性。
答案: B · (i + 1) mod n
取模运算把下标 n − 1 回绕到 0,因此数组可以被重复使用而无需移动元素。
答案: A · 相等的键必须具有相等的哈希值
如果两个相等的键哈希值不同,它们就会被存储在不同的桶中,查找就会失败;不相等的键仍然可以共用一个哈希值。
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: 边 GE
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: D · 原子性(Atomicity)
ACID:atomicity、consistency、isolation、durability。原子性指事务要么完全执行,要么完全不执行。
答案: D · 其效果等价于这些事务的某种串行执行
可串行化是并发控制的主要正确性标准:交错执行的结果必须等于某种逐个执行顺序的结果。
答案: D · 数据链路层(第 2 层)
标准交换机学习 MAC 地址并在第 2 层转发帧。三层交换机还具备路由功能。
答案: A · 12 kbit/s
2 × 3000 × log₂ 4 = 2 × 3000 × 2 = 12,000 bit/s。更多的电平能提高速率,但噪声限制了可以区分的电平数。
答案: p = 22
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 = 139
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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