Bài giảng Cấu trúc dữ liệu và giải thuật - Chương 1: Tổng quan về giải thuật

Nội dung text: Bài giảng Cấu trúc dữ liệu và giải thuật - Chương 1: Tổng quan về giải thuật

1. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GIẢI THUẬT (6 tiết) 1
2. LẬP TRÌNH ? 2
3. CÁC ĐẶC ĐIỂM CẦN CÓ CỦA CHƯƠNG TRÌNH  Đúng đắn, chính xác (correctness).  Chắc chắn (robustness).  Thân thiện (user friendliness).  Khả năng thích nghi (adapability): Chương trình có khả năng để phát triển tiến hóa theo yêu cầu.  Tính tái sử dụng (reuseability): Chương trình có thể dùng để làm một phần trong một chương trình lớn khác. 3
4. CÁC ĐẶC ĐIỂM CẦN CÓ CỦA CHƯƠNG TRÌNH (tt)  Tính hiệu quả (efficiency).  Tính khả chuyển (porability): Khả năng chuyển đổi giữa các môi trường.  Tính an toàn (security).  Tính dừng (halt). 4
5. CÁC NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH Fortran C++ Pascal C# Java F# C VB.Net  . 5
6. CÁC MÔI TRƯỜNG HỖ TRỢ LẬP TRÌNH  Borland C++  Microsoft Visual Basic  Microsoft Visual C++  Jbuider  Eclipse SDK  Visual .Net  6
7. XÁC ĐỊNH BÀI TOÁN Input -> Process -> Output Giải quyết vấn đề gì? Giả thiết, thông tin được cung cấp (dữ liệu đầu vào) Đạt được những yêu cầu nào? (dữ liệu đầu ra) 7
8. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC DỮ LIỆU  Phải biểu diễn đầy đủ được thông tin nhập và xuất của bài toán  Phù hợp với giải thuật được chọn  Cài đặt được trên ngôn ngữ lập trình cụ thể 8
9. TÌM GIẢI THUẬT  Giải thuật là một tập hợp hữu hạn của các chỉ thị hay phương cách được định nghĩa rõ ràng cho việc hoàn tất một số sự việc từ một trạng thái ban đầu cho trước; khi các chỉ thị này được áp dụng triệt để thì sẽ dẫn đến kết quả sau cùng như đã dự đoán. 9
10. TÍNH CHẤT CỦA GIẢI THUẬT  Tính chính xác: để đảm bảo kết quả tính toán hay các thao tác mà máy tính thực hiện được là chính xác.  Tính rõ ràng: giải thuật phải được thể hiện bằng các câu lệnh minh bạch; các câu lệnh được sắp xếp theo thứ tự nhất định.  Tính khách quan: Một giải thuật dù được viết bởi nhiều người trên nhiều máy tính vẫn phải cho kết quả như nhau.  Tính phổ dụng: giải thuật không chỉ áp dụng cho một bài toán nhất định mà có thể áp dụng cho một lớp các bài toán có đầu vào tương tự nhau.  Tính kết thúc: giải thuật phải gồm một số hữu hạn các bước tính toán. 10
11. CÁC LOẠI GIẢI THUẬT *Tìm kiếm Xử lý file. *Sắp xếp. Đồ họa. *Đệ quy. Đồ thị. Xử lý chuỗi ký tự. * V. v 11
12. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHÍNH BIỂU DIỄN GIẢI THUẬT • Mã tự nhiên • Pseudocode (mã giả) • Flowchart (lưu đồ) Khi thiết kế giải thuật phải mô tả rõ: • Input - Đầu vào • Output - Đầu ra (kết quả) • Process - Mô tả giải thuật 12
13. Ví dụ: Tìm ước số chung lớn nhất của 2 số nguyên dương a và b Đầu vào: 2 số nguyên dương a và b Đầu ra: ước số chung lớn nhất của a và b Giải thuật: Cách 1: Dùng mã tự nhiên Bước 1: Nếu a = b thì kết luận a là ước số chung lớn nhất, kết thúc Bước 2: Nếu a > b thì a = a – b; Ngược lại thì b = b – a; Bước 3: Quay trở lại Bước 1 13
14. Cách 2: Dùng mã giả (Pseudocode) WHILE a ≠ b DO IF a>b THEN a=a-b ELSE b=b-a ENDIF ENDWHILE 14
15. Cách 3: Dùng lưu đồ (flowchart) 15
16. MÔ TẢ GIẢI THUẬT BẰNG PSEUDOCODE Dễ hiểu, không chi tiết đến các kỹ thuật lập trình Ở cấp độ hết sức tổng quát: gần ngôn ngữ tự nhiên Hoặc rất chi tiết: như dùng ngôn ngữ tựa Pascal, C++, Các từ khóa –IF THEN ENDIF –IF THEN ELSE ENDIF –WHILE DO ENDWHILE –DO UNTIL –WRITE –RETURN 16
17. MÔ TẢ GIẢI THUẬT BẰNG LƯU ĐỒ (FLOWCHART)  Lưu đồ thuật toán là công cụ dùng để biểu diễn thuật toán, việc mô tả nhập (input), dữ liệu xuất (output) và luồng xữ lý thông qua các ký hiệu hình học  Phương pháp duyệt lưu đồ – Duyệt từ trên xuống – Duyệt từ trái sang phải 17
18. CÁC KÝ HIỆU FLOWCHART Bắt đầu/ kết thúc Điều Rẽ nhánh kiện Giá trị trả về Luồng xử lý Điểm nối Khối xử lý Nhập/ Xuất 18
19. CÁC VÍ DỤ 1. Cho số nguyên n. Tính trị tuyệt đối của n 2. Giải và biện luận phương trình bậc I: ax+b=0 3. Nhập và số nguyên k (k>0), Xuất ra màn hình k dòng chữ “Xin chào” 4. Tính tổng: S 1 2 3  n ,với n>0 5. Tính tổng: S (n) 1 2 3 4  ( 1 )n 1n ,với n>0 6. Viết chương trình tính tiền cước TAXI. Biết rằng: • km đầu tiên là 13000đ. • Mỗi km tiếp theo là 12000đ. • Nếu lớn hơn 30km thì mỗi km thêm sẽ là 11000đ. Hãy nhập số km sau đó in ra số tiền phải trả.19
20. HƯỚNG DẪN VÍ DỤ 1 Cho số nguyên n. Tính trị tuyệt đối của n  Đầu vào: Số nguyên n  Đầu ra: |n|  Giải thuật (Pseudocode): IF n<0 THEN n=n*(-1) ENDIF WRITE n 20
21.  Giải thuật (Flowchart): 21
22. HƯỚNG DẪN VÍ DỤ 2 Giải và biện luận phương trình bậc I: ax+b=0  Đầu vào: Hai số nguyên a và b  Đầu ra: Nghiệm của pt  Giải thuật (Pseudocode): IF a=0 THEN IF b=0 THEN WRITE “PT VSN” ELSE WRITE “PT VN” ENDIF ELSE x = -b:a WRITE “Nghiệm :”+x ENDIF 22
23. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CÔNG CỤ VẼ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT  Microsoft Visio  Crocodile Clips 6.05  Cách sử dụng các ký hiệu  Chạy từng bước và kiểm tra kết quả 24