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 −105。按无符号数读取,该位模式的值 U 是多少?
把各位设置为 0110 0110 << 3 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少?
你想用逆否证明来证明 ¬r → p。你要改为证明哪个蕴涵?点选它。
把否定完全移到内部之后,哪个命题与 ¬∀x ∃y R(x, y) 等价?点选它。
用卡诺图求 F(A, B, C, D) = Σm(1, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13) 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)?
3 位二进制加法计数器从 6(十进制,Q = 110)开始。经过 22 个时钟脉冲后,它显示的计数 Q(十进制)是多少?
求 25 模 89 的逆元:满足 0 < x < 89 且 25·x ≡ 1 (mod 89) 的数 x。
某个 RSA 密钥使用 p = 5,q = 11,e = 3。解密密文 c = 53:求消息 m。
在活动选择问题中,哪条贪心规则总能得到数量最多的互不重叠的活动?
一个问题是 NP 完全(NP-complete)的,当且仅当它:
字典树(Trie,前缀树)特别适合用于:
用于拓扑排序的 Kahn 算法反复删除入度为 0 的顶点。哪种结构保存这些顶点?
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)。
在关系代数中,投影运算符(π)对应于:
表 b 的 y 列包含值 1、2 和 NULL。SELECT * FROM a WHERE x NOT IN (SELECT y FROM b) 返回什么?
主机 192.168.10.77/26 的网络地址是什么?
一台防火墙阻止了所有 ICMP。小的 Web 请求正常,但经过某些路径的大文件下载会卡住。可能的原因是什么?
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 10.20.22.174/25。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 = 151
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: R = 48
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。
左移 3 位,把每一位向左移动 3 个位置;从左端移出的位丢失,右侧补入 0。
答案: ¬p → ¬¬r
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: ∃x ∀y ¬R(x, y)
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: L = 15
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: Q = 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。
每 8 个脉冲使计数器回到相同的状态。
答案: 25−1 mod 89 = 57
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·25 (mod 89)。
答案: m = 37
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: D · 选择最早结束的活动,然后在与之相容的活动中重复这一步
选择最早结束时间可以用交换论证证明是最优的;其他规则都有反例。
答案: A · 属于 NP,且所有 NP 问题都能在多项式时间内归约到它
NP 完全问题是 NP 中最难的问题;只要其中一个有多项式算法,整个 NP 就都有多项式算法。
答案: B · 自动补全等前缀查找
字典树沿路径按字符存储字符串,因此查找和前缀查询的时间与键的长度成正比。
答案: A · 由入度为 0 的顶点组成的队列(或任何集合)
准备好的顶点保存在队列中;删除一个顶点会降低其邻居的入度,入度降为 0 的邻居被加入队列,总时间为 O(V + E)。
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) = 27
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 · 选择哪些列出现在结果中
投影保留选定的属性(SELECT 列表),而选择 σ 保留满足条件的行(WHERE 子句)。
答案: A · 根本不返回任何行
与 NULL 的比较结果为 UNKNOWN,因此整个条件永远不会为 TRUE;使用 NOT EXISTS 或过滤掉 NULL 可以避开这个陷阱。
答案: D · 192.168.10.64
/26 子网从 0、64、128 和 192 开始。77 位于 64–127 这一块,所以网络地址是 192.168.10.64。
答案: C · 由于"需要分片"消息被阻止,路径 MTU 发现失败
PMTUD 依靠 ICMP 消息来得知较小的 MTU。如果这些消息被丢弃,大数据包就会悄无声息地消失,形成"黑洞"连接。
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 = 255
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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