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 −113。按无符号数读取,该位模式的值 U 是多少?
把各位设置为 0111 0000 >> 3 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少?
你想用反证法来证明 (c ∨ b) → ¬a。一开始要假设哪个命题?点选它。
已知前提 (c ∧ b) → a; c; ¬a。由它们可以推出哪个结论?点选它。
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 = C,I₁ = C′,I₂ = C′,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 6 位行波(异步)计数器由传播延迟均为 5 ns 的触发器构成。所有输出必须在下一个时钟边沿之前稳定下来。求最高时钟频率 fmax。
求 17 模 31 的逆元:满足 0 < x < 31 且 17·x ≡ 1 (mod 31) 的数 x。
用反复平方法求 23197 mod 82。
为什么许多库排序函数在子数组很小时会改用插入排序?
拓扑排序只适用于:
字典树(Trie,前缀树)特别适合用于:
一个动态数组在满时容量翻倍。为什么许多实现只在它只有四分之一满时才缩容,而不是一半满时?
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。
克鲁斯卡尔算法构造最小生成树。点选它加入的第 4 条边;被跳过的边不计。
在关系代数中,选择运算符(σ)对应于哪个 SQL 子句?
EXPLAIN(或 PostgreSQL 中的 EXPLAIN ANALYZE)对一个查询显示什么?
TCP 三次握手的目的是什么?
哪种路由协议属于链路状态协议?
某部门在一个子网内需要 813 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 10.20.119.74/28。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 = 143
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 = 14
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: (c ∨ b) ∧ ¬¬a
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)。
如果假设导致矛盾,则该蕴涵必为真。
答案: ¬b
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: N = 3
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: fmax = 33.33 MHz
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: 17−1 mod 31 = 11
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·17 (mod 31)。
答案: 23197 mod 82 = 45
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 · 插入排序开销小,在小规模或几乎有序的输入上很快
对于很小的 n,插入排序的简单循环胜过快速排序或归并排序的递归开销,尽管它是 O(n²)。
答案: C · 有向无环图(DAG)
当且仅当有向图中没有环时才存在拓扑序;可以用 DFS 或 Kahn 算法在 O(V + E) 内求出。
答案: A · 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: B · 为了避免在边界附近交替进行 push 和 pop 时反复调整大小
在一半满时缩容,可能使这样的操作序列中每次操作都触发一次调整大小;1/4 与满之间的间隔使均摊代价保持在 O(1)。
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: 边 AC
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: C · WHERE
σcondition(R) 返回 R 中满足条件的元组,就像 WHERE 子句一样。
答案: B · 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: B · 建立连接并同步序列号
在发送数据之前,握手过程建立连接,并让双方商定初始序列号。
答案: C · OSPF
OSPF 路由器构建区域的完整拓扑图,并用 Dijkstra 算法计算最短路径。RIP 是距离矢量协议;BGP 是路径矢量协议。
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: x = 79
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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