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 −102 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?
10 位能容纳的最大无符号整数 N 是多少?
((a ∨ b) ∧ a) → ¬b 是重言式、矛盾式还是偶然式?点选你的答案。
前提为 r → (q ∨ p); r、结论为 q 的论证是无效的。点选真值表中作为反例的那一行。
一个 4 选 1 多路选择器的选择输入为 S₁ = A 和 S₀ = B,数据输入分别接 I₀ = 1,I₁ = C′,I₂ = 1,I₃ = 0。在 A、B、C 的 8 种组合中,有多少种使输出 F = 1?求 N。
一个上升沿触发的 T 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 ≡ 1 (mod 3) 和 x ≡ 0 (mod 13) 的最小正整数 x。
用反复平方法求 3241 mod 53。
在一个有序数组中,你从两端各放一个指针向内移动,寻找和为目标值的两个元素。时间复杂度是多少?
关于 P 和 NP,下列哪个说法是正确的?
哈希表在负载因子超过阈值后进行再哈希(rehash)时会发生什么?
为什么服务器可能会从一个通用哈希函数族中随机选择其哈希函数?
一个连通图有 12 个顶点和 23 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 5 轮被确定(成为永久标号)的顶点;A 本身是第 1 轮。
在两个 SELECT 查询之间使用 INTERSECT 时返回什么?
EXPLAIN(或 PostgreSQL 中的 EXPLAIN ANALYZE)对一个查询显示什么?
HTTP 方法 GET 和 POST 的主要区别是什么?
一台服务器的私钥在一年后被盗。哪种 TLS 特性能保证今天被记录下来的会话仍然安全?
某部门在一个子网内需要 1783 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 10.20.24.179/26。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 = 154
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: N = 1023
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: 偶然式
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)。
答案: p = 1, q = 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: N = 5
多路选择器:2ⁿ 选 1 多路选择器把其数据输入之一传到输出;选择线按二进制数读取,决定选哪一个。对于选择端 S₁S₀ = AB 的 4 选 1 MUX,F = A′B′·I₀ + A′B·I₁ + AB′·I₂ + AB·I₃。把数据输入接到 0、1、C 或 C′,可使 MUX 产生 A、B、C 的任意函数,这是用一块芯片实现逻辑的常用方法。
答案: 时钟边沿 5
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。
T 触发器在 T = 1 时每个上升沿翻转,在 T = 0 时保持。
答案: x = 13
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: 3241 mod 53 = 20
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: A · O(n)
如果和太小,左指针右移;如果和太大,右指针左移,因此最多 n 步。
答案: B · P 中的每个问题也都属于 NP
P ⊆ NP:如果你能快速解决一个问题,你就能快速验证一个解。P 是否等于 NP 仍是一个未解决的问题。
答案: C · 分配一个更大的表,并把每个键重新插入
由于下标是对表大小取模计算的,所有键都必须重新哈希到新的更大的表中;采用翻倍策略时,均摊代价仍为 O(1)。
答案: A · 使攻击者极难选出许多全部发生冲突的键
使用通用哈希时,对于任何键集合,冲突的期望次数都很小,因为攻击者不知道选择的是哪个函数。
答案: k = 12
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
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 · 同时出现在两个结果中的行
INTERSECT 只保留两个查询中都存在的行,并且与 UNION 一样,默认会去除重复。
答案: D · 优化器选择的执行计划,例如扫描方式和连接方法
EXPLAIN 显示执行计划(索引扫描或顺序扫描、连接算法、估计代价);EXPLAIN ANALYZE 还会实际运行查询并报告实际耗时。
答案: A · GET 获取资源,POST 在请求体中提交数据
GET 请求一个资源,不应改变服务器状态。POST 在请求体中发送数据(例如表单),供服务器处理。
答案: C · 由临时 Diffie-Hellman 密钥交换提供的前向保密
使用临时(EC)DHE 时,每个会话密钥都由用后即弃的临时值推导而来。长期密钥只用于对交换进行签名,因此日后被盗也无法解密旧的流量。
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 = 191
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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