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 −7。按无符号数读取,该位模式的值 U 是多少?
某系统要为 3374 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?
哪个公式与 ¬(r ∨ q) 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) 等价?点选它。
用卡诺图求 F(A, B, C, D) = Σm(1, 2, 3, 7, 9, 13, 15) 的最简积之和 (SOP) 形式。它有多少个乘积项 N?
一个上升沿触发的 D 触发器从 Q = 0 开始,接收到所示的输入。点选 Q 第一次从 1 回到 0 的时钟边沿。
求满足 x ≡ 7 (mod 11) 和 x ≡ 9 (mod 13) 的最小正整数 x。
在 {0, 1, …, 31} 中,18x ≡ 8 (mod 32) 有多少个解 N?
递推式 T(n) = T(n/2) + O(1) 的解是什么?
用一个只保留最后两个值的循环计算第 n 个斐波那契数,时间和空间代价各是多少?
循环缓冲区(环形缓冲区)通常用于实现:
哪条性质使每棵 B 树都保持完全平衡?
一个连通图有 15 个顶点和 15 条边。必须去掉多少条边 k 才能剩下一棵生成树?
迪杰斯特拉算法从 A 开始运行。点选在第 4 轮被确定(成为永久标号)的顶点;A 本身是第 1 轮。
某列包含值 10、20 和 NULL。AVG(col) 返回什么?
相关子查询(correlated subquery)是指:
NAT(网络地址转换)主要用于:
在 TCP 连接中,接收窗口(rwnd)控制什么?
网络 192.168.10.0/24 需要划分为至少 3 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 10.20.190.5/27。其子网中最后一个可用主机地址的第四个八位组 x 是多少?
答案: U = 249
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: 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: ¬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)。
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)
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 = 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。
还存在另一种大小相同的圈法;它的项数和文字数相同。
答案: 时钟边沿 3
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。
D 触发器在每个上升沿复制 D:Q⁺ = D。
答案: x = 139
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: N = 2
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: A · O(log n)
问题规模每一步减半,每步的工作量是常数,因此大约有 log₂ n 步。
答案: A · O(n) 时间和 O(1) 空间
每一步只需要前两个值,因此自底向上方法中的表格可以用两个变量代替。
答案: D · 固定大小的队列
环形缓冲区使用可回绕的头索引和尾索引,在固定内存中实现 O(1) 的 enqueue 和 dequeue。
答案: C · 所有叶子都位于同一深度
节点满时向上分裂,只有根分裂时树才会变高,因此所有叶子始终处于同一层。
答案: k = 1
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: B
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 · 15
AVG 忽略 NULL,因此对 10 和 20 求平均得到 15,而不是 30 / 3 = 10。
答案: A · 引用外层查询的列,并针对外层的每一行进行求值的子查询
相关子查询依赖于当前的外层行,因此在逻辑上按行求值(优化器可能会将其改写为连接)。
答案: A · 让许多使用私有地址的设备共享一个公网 IP 地址
NAT 改写地址(和端口),使私有网络能够通过较少的公网地址访问互联网。
答案: D · 根据接收方缓冲区,发送方可以发送多少未确认的数据
接收方通告其可用的缓冲区空间;发送方据此限制未确认的数据量,防止接收方过载。
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 = 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)。
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