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 −4 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?
把各位设置为 1110 0100 >> 3 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少?
哪个公式与 ¬(p ∨ q) 在逻辑上等价?点选它。
已知前提 p → q; q → r; ¬r。由它们可以推出哪个结论?点选它。
用卡诺图求 F(A, B, C, D) = Σm(0, 5, 9, 10, 11) 的最简积之和 (SOP) 形式。它总共包含多少个文字 L(带撇的变量算一个文字)?
模 12 计数器由最少个数的触发器构成。可能的状态中有多少个 U 从未被用到?
求满足 x ≡ 4 (mod 6) 和 x ≡ 9 (mod 11) 的最小正整数 x。
某个 RSA 密钥使用 p = 23,q = 47,e = 19。解密密文 c = 359:求消息 m。
简单的递归阶乘函数 fact(n) = n × fact(n − 1) 使用多少栈空间?
Strassen 算法在矩阵乘法中对半尺寸的分块只做 7 次而不是 8 次递归乘法。它的运行时间是多少?
在从下标 0 开始存储于数组中的二叉堆里,下标为 i 的节点的父节点在哪里?
在含 n 个元素的二叉最小堆中查找任意一个键需要多长时间?
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 F 的最短路径的长度 d(F)。
哪个 ACID 特性保证已提交的更改在系统崩溃后仍然存在?
并发事务的调度在什么情况下被称为可串行化的?
IPv4 首部中的哪个字段能防止数据包在路由环路中无限循环?
站点 A 和 C 都能连接到接入点 B,但彼此听不到对方,因此它们的帧在 B 处发生冲突。802.11 如何应对?
网络 192.168.10.0/24 需要划分为至少 6 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?
网络 192.168.237.0/24 用 VLSM 划分给以下局域网:A: 86 主机, B: 21 主机, C: 6 主机, D: 29 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 B 的网络地址第四个八位组 x 是多少?
答案: U = 252
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: R = 28
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。
右移 3 位,把每一位向右移动 3 个位置;从右端移出的位丢失,左侧补入 0。
答案: ¬p ∧ ¬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)。
竖线之后的各列是按所示顺序排列的各个选项。
答案: ¬p
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。
答案: L = 14
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: U = 4
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 = 64
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: m = 433
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(n)
在任何调用返回之前,递归深度达到 n 层,每次调用都需要一个栈帧,因此使用 O(n) 的空间。
答案: A · Θ(nlog₂ 7),约为 n2.81
取 a = 7、b = 2,nlog₂ 7 压过 O(n²) 的加法工作量,结果约为 n2.81。
答案: B · 下标 ⌊(i − 1) / 2⌋
i 的子节点位于 2i + 1 和 2i + 2,因此 i 的父节点位于 ⌊(i − 1) / 2⌋;若下标从 1 开始,则为 ⌊i / 2⌋。
答案: C · O(n)
堆没有规定哪棵子树包含某个键,因此在最坏情况下必须检查所有节点;只有最小值能被快速找到。
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(F) = 28
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: C · 持久性
持久性意味着事务一旦提交,其效果就会被保留,通常通过把日志写入稳定存储来实现。
答案: C · 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: C · 生存时间(TTL)
每台路由器都把 TTL 减一;减到零时数据包被丢弃,通常还会发送一条 ICMP 超时(Time Exceeded)消息。IPv6 称之为跳数限制(hop limit)。
答案: A · 可选的 RTS/CTS 交换:接入点发出的 CTS 通知附近所有站点等待
站点发送请求发送(RTS);接入点回复允许发送(CTS),其覆盖范围内的每个站点都能听到,因此隐藏站点会在预留时间内推迟发送。
答案: H = 30
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 = 160
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 B:192.168.237.160/27。
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