參考答案 / 清大 / 109 年 計算機概論

國立清華大學資訊系統與應用研究所

清大 109 年資應所 計算機概論 參考答案

共 20 題

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1(a)以遞迴完成十進位轉二進位 D2B

考點:遞迴追蹤範例:10進制轉2進制

void D2B(int N) {
    if (N == 0 or N == 1) {
        print (N)
    } else {
        D2B(N / 2)
        print (N % 2)
    }
}

1(b)D2B(37) 的輸出

考點:遞迴追蹤範例:10進制轉2進制

100101

1(c)D2B 的時間複雜度

考點:遞迴追蹤範例:10進制轉2進制

O(logN):每次呼叫把 N 減半,N ≥ 1 時共 ⌊log2N⌋+1 次呼叫,每次常數時間。

2(a)2.625 的二進位表示

考點:十進位轉二進位(含小數部分):除 2 取餘與乘 2 取整法

2.625=10.1012

2(b)以 8 位元浮點數格式表示 2.625

考點:IEEE 754 浮點數格式:位元配置與精度/範圍取捨

0 1000 010(01000010)

2(c)8 位元浮點數表示 2.625 的截斷誤差

考點:IEEE 754 浮點數格式:位元配置與精度/範圍取捨

0.125

3以 AND、OR、NOT 閘實作真值表

考點:布林代數:Simplest SOP 化簡與吸收定理

  • 布林函數:Output=Input1+Input2―
  • 電路:Input2 接一個 NOT 閘;NOT 閘的輸出與 Input1 接到一個 OR 閘;OR 閘的輸出為 Output。
  • 共用 2 個閘(1 個 NOT、1 個 OR),少於 4 個。

(如手寫圖)

3 參考答案圖

4(a)未排序序列先排序再二分搜尋何時較快

考點:Binary Search 決策樹分析與比較次數上下界

要在同一序列搜尋很多次時。設長度 n、搜尋 k 次,循序搜尋共約 kn,先排序再二分搜尋共約 nlogn+klogn;k 大於約 logn 時二分搜尋較快,只搜尋少數幾次則循序搜尋較快。

4(b)已排序序列循序搜尋何時較快

考點:Binary Search 決策樹分析與比較次數上下界

  1. 要找的值位在序列最前端附近(前 logn 個位置內),循序搜尋比較幾次就找到,二分搜尋仍要比較約 logn 次。
  2. 序列很短時,二分搜尋計算中點與調整邊界的額外運算,抵銷了比較次數的差距。
  3. 資料存在 linked list 等不能隨機存取的結構時,二分搜尋每次取中點都要從頭走訪,總時間為 O(n) 且常數較大,循序搜尋較快。

5(a)無管線化 CPU 執行 n 道指令的時間

考點:Pipeline(管線化)基本概念:執行時間公式與三種 Hazard

3nT

5(b)三階段管線化 CPU 執行 n 道指令的時間

考點:Pipeline(管線化)基本概念:執行時間公式與三種 Hazard

(n+2)T

6FTP 傳 10 個檔案開關的 TCP 連線數

考點:常見應用層協定 Port 對照表與 DNS、DHCP、FTP

11 條:1 條控制連線(整個工作階段共用)+10 條資料連線(每個檔案各開一條、傳完關閉)。

7TCP 提供而 UDP 不提供的四項服務

考點:TCP 與 UDP 差異

  1. 連線導向(Connection-oriented):傳送資料前以三向交握建立連線,結束時以 FIN(finish)區段關閉連線;UDP 不建立連線,直接送出資料報。
  2. 可靠傳輸(Reliable Delivery):以序號、確認(ACK)與逾時重傳確保資料送達且不重複;UDP 遺失的資料報不會重送。
  3. 依序遞送(In-order Delivery):接收端依序號重組,交給應用程式的位元組順序與送出時相同;UDP 不保證到達順序。
  4. 流量控制(Flow Control):接收端以通告視窗(rwnd)限制傳送端未被確認的資料量,避免接收緩衝區溢位;UDP 沒有這項機制。

8TCP 傳送端推測網路壅塞的三種資訊

考點:TCP 三向交握、流量控制與壅塞控制

  1. 逾時(Timeout):重傳計時器到期仍沒收到 ACK,表示區段可能在壅塞的路由器被丟棄。
  2. 重複確認(Duplicate ACK):連續收到 3 個確認同一序號的重複 ACK,表示序號等於該確認號的區段(接收端正在等待的下一個區段)可能遺失,但其後的區段仍送達。
  3. 來回時間(RTT)上升:量測到的 RTT 持續增加,表示路由器的佇列變長、封包排隊等待的時間增加。

9作業系統 job queue 與 process queue 存放的內容

考點:Process State Transition Diagram(行程狀態轉換圖,STD)

(一)Job queue:已選定執行、尚未載入記憶體的工作,等待長期排程器載入成為行程。

(二)Process queue(ready queue):已在記憶體、處於就緒狀態等待 CPU 的行程(PCB),由短期排程器挑選執行。

10(a)高度 H 的二元樹節點數

考點:Binary Tree 三大定理:各層與樹高節點數上下界、n0=n2+1 證明

H≤n≤2H−1(full binary tree 為 2H−1)

10(b)權重和大於 14.3 的最低二元樹高度

考點:Binary Tree 三大定理:各層與樹高節點數上下界、n0=n2+1 證明

最低高度為 20。

11(a)前序運算式轉後序

考點:Stack 應用技巧:Infix/Postfix/Prefix 轉換與 Palindrome 檢查

abc+×d+

11(b)依序插入建立二元搜尋樹

考點:BST 依序插入節點深度追蹤與 Inorder Traversal 列印複雜度

(如手寫圖)

[!圖文轉錄]- 解答圖上的二元搜尋樹

              62
            /    \
          31      70
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       25    61      91
      /             /
    11            73
   /
  9
 /
6
11(b) 參考答案圖

12反轉單向鏈結串列的五個填空

考點:Singly/Doubly Linked List:基本操作與優缺點比較

  • A:current
  • B:next
  • C:next->link
  • D:previous
  • E:current

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