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 −39。按无符号数读取,该位模式的值 U 是多少?
一幅未压缩图像为 640 × 480 像素,每像素 32 位。它占用多少内存 M(以 KiB 计,1 KiB = 1024 字节)?
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 ∀y R(x, y) 等价?点选它。
用卡诺图求 F(A, B, C) = Σm(1, 3, 5, 6) 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)?
求 F(A, B, C, D) = Σm(2, 3, 9, 14, 15) + d(0, 10, 13) 的最简 SOP 形式,其中 d 表示无关项。它有多少个乘积项 N?
解 24x ≡ 37 (mod 47)。给出满足 0 < x < 47 的解 x。
用反复平方法求 5149 mod 64。
在包含 1,000,000 个元素的有序数组上,二分查找在最坏情况下大约需要多少次比较?
当 n 很大时,n! 与 2ⁿ 相比如何?
二叉搜索树中的某个节点有右子树。它的中序后继在哪里?
与有序链表相比,跳表(skip list)的主要优势是什么?
完全图 K6 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。
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)。
GRANT SELECT ON employees TO alice 的作用是什么?
给定 R(A, B, C, D) 上的函数依赖 A → B、B → C 和 C → D,闭包 A+ 是什么?
IPv6 的环回地址是什么?
BGP 在互联网中的主要作用是什么?
某部门在一个子网内需要 816 个主机地址。足够使用的最长前缀 p(最小子网)是多少?
一台路由器有到以下网络的路由:10.253.231.0/24, 10.253.232.0/24, 10.253.233.0/24, 10.253.234.0/24, 10.253.235.0/24。能覆盖所有这些网络的单条汇总路由,其最长前缀长度 p 是多少?
答案: U = 217
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: M = 1200 KiB
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 ∃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 = 7
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: N = 3
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: x = 27
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: 5149 mod 64 = 53
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 · 约 20 次
220 ≈ 1,048,576,因此大约减半 20 次后只剩下一个元素。
答案: C · n! 比 2ⁿ 增长得快
当 n ≥ 4 时,n! 超过 2ⁿ,而且两者之比无界地增长,因为 n! 每多出的一个因子都大于 2。
答案: A · 其右子树中最左边的节点
所有比该节点大且与之相近的键都在它的右子树中,其中最小的就是那里最左边的节点。
答案: B · 利用多层前向指针,实现期望 O(log n) 的查找
随机化的层级使查找能够跳过许多节点,从而使查找、插入和删除的期望时间为 O(log n)。
答案: H = 60
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) = 31
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: D · 允许用户 alice 读取 employees 表
GRANT 授予对某个对象的权限;SELECT 只允许读取,而 INSERT、UPDATE 和 DELETE 是单独的权限。
答案: B · {A, B, C, D}
从 A 开始,加入 B(A → B),再加入 C(B → C),然后加入 D(C → D);由于 A+ 包含所有属性,A 是一个键。
答案: C · ::1
::1 是环回地址。:: 是未指定地址,fe80::/10 是链路本地地址,ff02::1 是所有节点组播组。
答案: C · 在自治系统之间交换路由信息
BGP 是域间路由协议;自治系统(AS)通告可达前缀,并根据策略选择路径。
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: p = 20
路由汇总:汇总路由 a.b.c.0/p 覆盖前 p 位相同的所有网络。把第一个和最后一个网络中不同的那个八位组写成二进制;相同的前导位数加上它前面各八位组的位数,就是最长的汇总前缀。
汇总路由:10.253.224.0/20 (它还覆盖了列表中没有的 11 个网络)。
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