Giáo trình Cấu trúc dữ liệu và giải thuật
Muc tiêu:
Trình bày được khái niệm vê câu truc dư liêu, giải thuật, mối quan
hệ giữa cấu trúc dữ liệu và giải thuật. Đánh giá được độ phức tạp của giải thuật.
Trình bày được các kiểu dữ liệu cơ bản, các kiểu dữ liệu cấu trúc
và kiểu dữ liệu trừu tượng.
Khái niệm cấu trúc dữ liệu và giải thuật, cấu trúc lưu trữ và cấu trúc dữ liệu.
Khái niệm cấu trúc dữ liệu và giải thuật
Algorithms + Data Structures = Programs
" Giai thuật + Cấu trúc dữ liệu = Chương trình "
Đo la nhan đê cuốn sách đươc xuât ban năm 1975, bơi nha khoa hoc may tinh
Thuy sy Niklaus Wirth Emil, cuôn sach đa đươc công nhân rông rai va vân con
hưu dung đên ngay nay. Năm vưng câu truc dư liêu va giai thuât la cơ sơ giup sinh
viên có khả năng đi sâu thêm vào các môn học chuyên ngành.
Giải thuật(Algorithms): Đó là một dãy các câu lệnh (statements) chặt chẽ và
rõ ràng xác định một trình tự các thao tác trên một số các đối tượng nào đó, sao
cho sau một số hữu hạn bước thực hiện ta đạt đươc kết quả mong muốn.
Dữ liệu (Data): Là đối tượng của giải thuật để khi tác động bởi các thao tác
của giải thuật ta nhận được kết quả mong muốn.
Giải thuật chỉ phản ánh các phép xử lí, còn đối tượng để xử lí trên MTĐT,
chính là dữ liệu (data) chúng biểu diễn các thông tin cần thiết cho bài toán: Các dữ
kiện đưa vào, các kết quả trung gian va kêt qua đâu ra cua bai toan.
Ví dụ 1.1: Chương trinh tìm ươc chung lớn nhất của 2 số nguyên dương a và b.
Dư kiên đưa vao (input): a, b nguyên dương
Phep xư ly (Process) : Dưa theo thuât toan Euclid, thuât toan nôi tiêng nhât co
tư thơi cô đai.
Bươc 1: Tim r, la phân dư cua phep chia a cho b.
Bươc 2:
Nêu r = 0.
Thi: Gan gia tri cua b cho E (E←b) va dưng lai
Nêu ngươc lai (r ≠ 0).
Thi: Gan gia tri b cho a ( a←b).
Gan gia tri r cho b (b←r) va quay lai bươc 1.
11Kêt qua ra (Output): E, Ươc chung lơn nhât cua a va b.
Cấu trúc dữ liệu (Data Structures): Cách sắp xếp, tổ chức dữ liệu, tạo quan
hệ nội tại giữa các phần tử dữ liệu, tạo thuận lợi cho các phép xử lý và nâng cao
hiệu quả của chúng.
Bản thân các phần tử của dữ liệu có mối quan hệ với nhau, ngoài ra nếu lại
biết “tổ chức” theo các cấu trúc thích hợp thì việc thực hiện các phép xử lí trên các
dữ liệu càng thuận lợi hơn, đạt hiệu quả cao hơn.
Vi du 1.2: Viêt chương trinh thưc hiên công viêc sau:
Nhâp vao tư ban phim n sô nguyên bât ky
Tinh tông cac sô vưa nhâp va đưa kêt qua ra man hinh
Dư kiên đưa vao (input): so, tong la 2 biên sô nguyên và n là số lượng số nguyên.
Phep xư ly (Process) : Thưc hiên n lân công viêc sau:
- Nhâp gia tri cho biên so
- Công gia tri biên so vao biên tong
Kêt qua ra (Output): tong, tông n sô nguyên vưa nhâp
Vơi 2 yêu câu (a, b) cua bai toan, ta chi cân môt biên so đê lưu gia tri tưng sô
nguyên nhâp vao va công gôp dân gia tri ngay vao môt biên tong.
Vi du 1.3: Viêt chương trinh thưc hiên công viêc sau:
Nhâp vao tư ban phim n sô nguyên bât ky.
Tinh tông cac sô vưa nhâp va đưa kêt qua ra man hinh.
Săp xêp day sô theo chiều tăng dần va đưa day đa săp xêp ra man
hinh.
Dư kiên đưa vao (input):
tong la biên sô nguyên.
M la môt biên mang kiểu phân tư là kiêu sô nguyên.
n là số lượng số nguyên.
Phep xư ly (Process:
Bươc 1: Thưc hiên n lân công viêc sau:
- Nhâp gia tri cho tưng phân tư mang M[i]
Bươc 2: Thưc hiên n lân công viêc sau:
- Công gia tri tưng biên M[i] vao biên tong
Bươc 3: Thưc hiên săp xêp day sô theo chiêu tăng dân
Kêt qua ra (Output):
- tong, tông n sô nguyên vưa nhâp

Trang 1

Trang 2

Trang 3

Trang 4

Trang 5

Trang 6

Trang 7

Trang 8

Trang 9

Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Cấu trúc dữ liệu và giải thuật
: %4.1f", sv. DiemTB);
getch();
}
hàm khởi tạo danh sách rỗng
void Initialize (listnode *p)
{
*P=NULL;
}
ham tao nut moi
158
listnode newnode (ElementType sv)
{ listnode q;
q=(listnode)calloc (1,sizeof(struct node));
q->info=sv;
q->link = NULL;
return (q);
}
//ham chen truoc nut dau
void Insertfirst ( listnode *p, ElementType x)
{listnode q; q=
newnode(x); if
(*p==NULL)
*p=q;
else
{q->link=*p;
*p=q;
}
}
// ham chen truoc nut cuoi
void InsertEnd ( listnode *p, ElementType x)
{ listnode q, m; q=
newnode(x); if
(*p==NULL)
*p=q;
else
{m=*p;
while (m->link != NULL)
m=m->link;
m->link=q;
}
}
//ham chen truoc mot nut bat ky
void InsertBefor ( listnode *p, listnode r, ElementType x)
{ listnode q, m;
159
if (r == *p)
Insertfirst(p,x);
else
{q= newnode(x);
m=*p;
while (m->link != r)
m=m->link;
q->link=r;
m->link=q;
}
}
//ham chen sau mot nut bat ky
void InsertAfter ( listnode *p, listnode r, ElementType x)
{ listnode q;
if (*p==NULL)
printf("Danh sach rong");
else
{q= newnode(x); q-
>link = r->link; r-
>link = q;
}
}
//ham xoa mot nut r
void DeleteNode ( listnode *p, listnode r)
{listnode m; if (*p ==
NULL)
printf (" DANH SACH RONG");
else
if (r == *p)
{*p=(*p)->link;
free(r);
}
else
{m=*p;
160
while (m->link != r)
m=m->link;
m->link=r->link;
free(r);
}
}
//ham tim nut co gia tri truong info=x
listnode SearchNode ( listnode p, char x[])
{listnode m; if (p ==
NULL)
printf (" DANH SACH RONG");
else
{ m=p;
while (m !=NULL)
if (stricmp(x,m->info.Hten)==0)
return (m);
else
m=m->link;
}
return (NULL);
}
//ham tao dsnd
void CreateList(listnode *p)
{ char kt;
SinhVien sv;
do
{
NhapSinhVien (&sv);
InsertEnd(p,sv);
printf("ban nhap tiep khong c/k: ");
fflush(stdin); kt=getchar();
}while (kt!='k');
}
161
//ham duyet dsnd
void Browselist(listnode p)
{ listnode q;
SinhVien sv;
q=p;
printf("Danh sach noi
don:\n"); while (q!=NULL)
{
sv=q->info;
HienSinhVien(sv);
q=q->link;
}
getch();
}
//ham menu
int menu()
{ int chon;
clrscr();
printf("\n MOT SO THUAT TOAN VE DANH SACH NOI DON\n\n");
printf(" Nhan so tuong ung de chon chuc nang:\n");
printf(" 1. Khoi tao danh sach \n");
printf(" 2. Nhap cac phan tu cho danh sach\n");
printf(" 3. In cac phan tu cua danh sach\n");
printf(" 4. Tim mot phan tu cua danh sach\n");
printf(" 5. Bo sung mot phan tu vao sau mot phan tu \n");
printf(" 6. Bo sung mot phan tu vao truoc mot phan
tu\n"); printf(" 7. Xoa mot phan tu cua mang\n");
printf(" 0. Thoat khoi chuong trinh\n");
printf(" Nhap so tuong ung: ");
scanf("%d",&chon);
return (chon);
}
//ham chinh main
162
void main()
{listnode *p,q;
int chon;
char ht[30];
char kt;
ElementType sv;
do
{ chon=menu();
switch (chon)
{
case 1:
Initialize(p);
break;
case 2:
CreateList(p);
break;
case 3:
printf("\n Cac phan tu co trong danh sach:\n\n")
; Browselist(*p);
getch();
break;
case 4:
printf ("\n Nhap HT can tim: ");
fflush(stdin); gets(ht1);
q=SearchNode(*p,ht1);
if (q!=NULL)
printf("\n Tim thay phan tu trong Danh
sach"); else
printf("khong tim thay phan tu trong danh
sach"); getch();
break;
case 5:
printf ("\n Nhap SV moi: ");
NhapSinhVien(&sv);
163
printf ("\n Nhap HT de tim vt chen sau: ");
fflush(stdin);gets(ht1);
q=SearchNode(*p,ht1);
if (q==NULL)
printf("\n Khong tim thay phan tu trong
DS\n"); else
{
//q la con tro chua vi tri nut tim thay o
tren InsertAfter(p,q,sv)
printf(" Da bo sung phan tu \n");
getch();
}
break;
case 6:
printf ("\n Nhap HT moi: "); NhapSinhVien(&sv);
printf ("\n Nhap HT de tim vt chen truoc: ");
fflush(stdin); gets(ht1);
q=SearchNode(*p,ht1);
if (q==NULL)
printf("\n Khong tim thay phan tu trong
DS\n"); else
{
//q la con tro chua vi tri nut tim thay o
tren InsertBefor(p,q,sv);
printf(" Da bo sung phan tu \n");
} getch();
break;
case 7:
printf ("\n Nhap ht Sinh vien can xoa: "); fflush(stdin); gets(ht1);
q=SearchNode(*p,ht1);
if (q==NULL)
printf("\n Khong tim thay phan tu can xoa\n");
else
164
{DeleteNode(p,q);
printf(" Da xoa phan tu \n");
} getch();
break;
default: printf ("\n ban chon sai roi! ");
}
} while (chon!=0);
}//ket thuc ham main
Chương trình chuyển đổi một số hệ 10 sang hệ 2. Sử dụng các thao tác của Stack cài
đặt bằng danh sách liên kết đơn để viết chương trình
#include
#include
#include
//Đinh nghĩa kiểu phầǹ tử
typedef int ElementType; struct
node
{ ElementType info;
struct node* link;
};
typedef struct node* Stacknode;
typedef struct
{
Stacknode top;
} Stack;
//Định nghĩa hàm khởi tạo Stack
rong void Initialize (Stack *S)
{
S ->top=NULL;
};
//Định nghĩa hàm kiểm tra Stack có́ rỗng không?
int Empty(Stack S)
{
return (S.top==NULL);
165
}
//Định nghĩa hàm đẩy một nút vào Stack
void GetNode ( Stack *S, ElementType x)
{ Stacknode q;
q=( Stacknode) malloc (sizeof(struct node));
q->info=x;
q->link=S->top;
S->top=q;
}
//Định nghĩa hàm lấy một nút khỏi Stack
void RemoveNode( Stack *S, ElementType *x)
{Stacknode q; if
(Empty(*S))
printf("\n Stack rong");
else
{ q=S->top; *x=q-
>info; S-
>top=q->link;
free(q);
}
}
/*Định nghĩa hàm chuển đổi số hệ 10 sang hệ 2 và đưa từng chữ số hệ 2 vào
Stack*/
void doiso(Stack *S, ElementType x)
{
while (x!=0)
{
GetNode ( S, x%2);
x=x/2;
}
}
/*Định nghĩa hàm lấy từng chữ số hệ 2 và in ra màn hình*/
void inra (Stack *S)
{ElementType x;
166
while (!Empty(*S))
{
RemoveNode(S,&x);
printf("%d",x);
}
}
//Định nghĩa hàm main
void main()
{
Stack *S;
ElementType x;
Initialize (S);
printf("nhap so he 10:");scanf("%d",&x);
doiso(S,x);
inra (S);
getch();
}
}
Chương trình cài đặt các giải thuật sắp xếp và tìm kiếm với danh sách sinh viên được
cài đặt bằng mảng
#include
#include
#include
const int maxlist=100;
//đinh nghia ban ghi SinhVien
struct SinhVien
{ char masv[10];
char Hten [35];
float LaptrinhCB, KientrucMT, MangMT, DiemTB;
};
typedef SinhVien Item;
typedef struct list
{ Item element[maxlist];
167
int count;
};
// ham khoi tao danh sach rong
void initializeList (list *L)
{
L->count=0;
}
// ham kiem tra danh sach co rong khong?
int EmptyList(list L)
{
return (L.count==0);
}
// ham kiem tra danh sach co day khong?
int FullList(list L)
{
return (L.count==maxlist);
}
//ham bo sung sinh vien x vao vị tri pos
void insertElement (list *L, int pos, Item x)
{
int i;
if (FullList (*L))
printf("Danh sach day!");
else
if ((pos =maxlist ))
printf("\n Vi tri chen khong phu hop");
else
{
for (i=L->count;i>=pos;i--)
L-> element [i+1]= L-> element
[i]; L-> element [pos]=x; L->count++;
}
}
168
// ham tao danh sach
void NhapSinhVien (SinhVien *p)
{ float f; char ht[35],ma[10];
unsigned char d; unsigned int n;
fflush(stdin); //ham xoa vung dem ban phim
printf("\n ma sinh vien: ");
gets(ma);strcpy(p->masv,ma);
printf("\n Ho ten: ");
fflush(stdin);gets(ht);strcpy(p->Hten,ht);
//Nhap diem cho sinh viên
printf("Diem Lap trinh CB: ");
scanf("%f",&f); p->LaptrinhCB=f;
printf("Diem Kien truc MT: ");
scanf("%f",&f); p->KientrucMT=f;
printf("Diem Mang MT: ");
scanf("%f",&f); p->MangMT=f;
//Tinh diem trung bình
p->DiemTB=( p-> LaptrinhCB+ p-> KientrucMT+ p-> MangMT )/3;
}
//ham hien thong tin mot ban ghi sinh
vien void HienSinhVien (SinhVien sv)
{
printf ("\n Ma sinh vien %10s", sv.masv);
printf ("\n Sinh vien %35s", sv.Hten);
printf ("\n Diem Lap trinh CB : %4.1f", sv.LaptrinhCB);
printf ("\n Diem Kien truc MT : %4.1f", sv.KientrucMT);
printf ("\n Diem Mang MT : %4.1f", sv.MangMT);
printf ("\n Diem TB : %4.1f", sv.
DiemTB); getch();
}
ham tao danh sach sinh vien
void CreateList (list *L)
{ int i=0;
char kt;
169
Item sv;
do
{ printf("nhap phan tu thu %d:",i+1);
NhapSinhVien(&sv); L-
>element[i]=sv;
L->count++;i++;
printf("ban nhap tiep khong c/k? ");
fflush(stdin);kt=getchar();
}
while (kt!='k');
}
//ham in danh sach sinh vien ra man hinh
void PrintList(list L)
{ int i;
if (EmptyList(L))
{ printf("Danh sach rong");
return;
}
for (i=0; i<L.count;i++)
HienSinhVien(L.element[i]);
}
ham InsertionSort sap xep danh sach theo ho ten
void InsertionSort (list *L)
{ int i, j;
Item temp;
for (i=1 ; icount; i++)
{ temp=L->element[i]; j
= i-1;
while ((j>=0) &&
(stricmp(temp.Hten,L->element[j].Hten)>0))
{
L->element[j+1] = L->element[j];
j--;
}
170
L->element[j+1]=temp ;
}
}
//ham SelectionSort sap xep theo ho ten
void SelectionSort (list *L)
{ int i, j, m; Item
temp;
for (i=0 ; icount-1; i++)
{ m = i ;
for (j=i+1 ; jcount; j++)
if (stricmp(L->element[i].Hten,L->element[j].Hten)>0)
m=j;
temp=L->element[i];
L->element[i]=L->element[m];
L->element[m]=temp ;
}
}
ham InterchangeSort sap xep theo ho ten
void InterchangeSort(list *L)
{int i, j;
SinhVien temp;
for ( i=0; icount-1;i++)
for ( j=i+1;jcount ;j++)
if (stricmp(L->element[i].Hten,L->element[j].Hten)>0)
{ temp=L->element[i];
L->element[i]= L->element[j];
L->element[j]=temp ;
}
}
//ham BubleSort sap xep theo ho ten
void BubleSort (list *L)
{int i, j; Item
temp;
for (i=0 ; icount-1; i++)
171
for (j=L->count-1 ; j<=i+1; j--)
if (stricmp(L->element[i].Hten,L->element[j].Hten)>0)
{ temp=L->element[j];
L->element[j]=L->element[j-1];
L->element[j-1]=temp ;
}
}
// ham QuickSort sap xep theo ho ten
void QuickSort(list *L, int left , int right)
{ int i, j;
Item key,temp;
key= L->element[left];
i = left; j = right;
do
{ while ((stricmp(L->element[i].Hten, key.Hten)<0) && (i <=
right))
i++;
while ((stricmp(L->element[j].Hten, key.Hten)>0) && (j
>=left)) j--;
if(i <=j)
{
temp=L->element[i];
L->element[i]=L->element[j];
L->element[j]=temp;
i++ ; j--;
}
} while(i <= j);
if(left<j)
QuickSort(L, left, j);
if(i<right)
QuickSort(L, i, right);
}
//ham QuickSort sap xep theo masv
void QuickSortMSV(list *L, int left , int right)
172
{ int i, j;
Item key,temp;
key= L->element[left];
i = left; j = right;
do
{
while ((stricmp(L->element[i].masv,key.masv)<0) && (i <=
right)) i++;
while ((stricmp(L->element[j].masv,key.masv)>0) && (j >=left))
j--;
if(i <=j)
{
temp=L->element[i];
L->element[i]=L->element[j];
L->element[j]=temp;
i++ ; j--;
}
} while(i <=
j); if(left<j)
QuickSort(L, left,
j); if(i<right)
QuickSort(L, i, right);
}
ham Sequen-Search tim kiem theo masv
int Sequen_Search(list L, char X[])
{ int i=0;
for (i=0; i<L.count; i++)
if (stricmp(X,L.element[i].masv)==0)
return (i);
return (-1);
}
/* ham Sequen_Search theo cach 2 int
Sequen_Search1(list L, char X[]) { int
i;
173
strcpy(L.element[L.count].masv,X); while
(stricmp(X,L.element[i].masv)!=0)
i++;
if (i<L.count)
return (i);
else
return (-1);
}*/
//ham BinarySearch tim kiem theo masv
int BinarySearch (list L, char X[])
{ int mid, left=0, right=L.count-1;
do
{
mid=(left+right)/2;
if (stricmp(X,L.element[mid].masv)==0)
return (mid);
else
if (stricmp(X,L.element[mid].masv)<0)
right=mid-1;
else
left=mid+1;
} while(left<=right);
return -1;
}
//ham menu
int menu()
{ int chon;
clrscr();
printf("\n MOT SO GIAI TOAN VE SAP XEP VA TIM
KIEM\n\n"); printf(" Nhan so tuong ung de chon chuc nang:\n");
printf(" 1. Khoi tao danh sach \n");
printf(" 2. Nhap cac phan tu cho danh sach\n");
printf(" 3. In cac phan tu cua danh sach\n"); printf("
4. ham InsertionSort sap xep theo ho ten\n");
174
printf(" 5. ham SelectionSort sap xep theo ho ten\n");
printf(" 6. ham InterchangeSort sap xep theo ho ten\n");
printf(" 7.ham BubleSort sap xep theo ho ten \n");
printf(" 8.ham QuickSort sap xep theo ho ten \n");
printf(" 9 ham Sequen-Search timf kiem theo masv\n");
printf(" 10 ham BinarySearch tim kiem theo masv \n");
printf(" 0. Thoat khoi chuong trinh\n");
printf(" Nhap so tuong ung: "); scanf("%d",&chon);
return (chon);
}
//ham chinh main
void main()
{list *L,*M;
int chon,pos, n;
char ma[10];
do
{ chon=menu();
switch (chon)
{
case 1:
initializeList(L);
break;
case 2:
CreateList(L);M=L;
break;
case 3:
printf("\n Cac phan tu co trong danh sach:\n\n")
; PrintList(*L);
getch();
break;
case 4:
L=M;
InsertionSort (L);
printf(" Da sap xep theo ho ten\n");
175
getch();
break;
case 5:
L=M;
SelectionSort (L);
printf(" Da sap xep theo ho
ten\n"); getch();
break;
case 6:
L=M;
InterchangeSort (L);
printf(" Da sap xep theo ho ten\n");
getch();
break;
case 7:
L=M;
BubleSort (L);
printf(" Da sap xep theo ho ten\n");
getch();
break;
case 8:
L=M;
QuickSort (L,0,L->count-1);
printf(" Da sap xep theo ho ten\n");
getch();
break;
case 9:
L=M;
printf(" Nhap ma sinh vien can tim: ");
fflush(stdin); gets(ma);
pos= Sequen_Search(*L,ma);
if (pos==-1)
printf("khong tim thay masv %s\n", ma);
else
176
printf(" Da tim thay masv %s tai vi tri
%d\n",ma,pos);
getch();
break;
case 10:
QuickSortMSV(L,0,L->count-1 );
printf(" Nhap ma sinh vien can tim: ");
fflush(stdin); gets(ma);
pos= BinarySearch (*L,ma);
if (pos==-1)
printf("khong tim thay masv %s\n", ma);
else
printf(" Da tim thay masv %s tai vi tri
%d\n",ma,pos); getch();
break;
default: printf ("\n ban chon sai roi! ");
}
} while (chon!=0);
}
177
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Giáo trình cấu trúc dữ liệu và giải thuật- Đỗ Xuân Lôi - Nhà xuất bản Giáo dục,
1993
Giáo trình cấu trúc dữ liệu- Trần Hạnh Nhi- Trường đại học Khoa hoc tự nhiên, tp.
Hồ Chí Minh, 2003
Cấu Trúc Dữ Liệu Và Thuật Toán - PGS. TS. Hoàng Nghĩa Tý - Xây Dựng, 2002
Bài Tập Nâng Cao Cấu Trúc Dữ Liệu Cài Đặt Bằng C - Gia Việt(Biên dịch),
ESAKOV.J , WEISS T,- Nhà xuất bản Thống kê
455 Bài Tập Cấu Trúc Dữ Liệu - Ứng Dụng Và Cài Đặt Bằng C++ - Minh Trung
(Biên dịch), TS. Khuất Hữu Thanh(Biên dịch), Chu Trọng Lương(Tác giả) - Thống
kê .
Cẩ̉m Nang Thuật Toán (Tập1,2) - Robert Sedgewick, Trần Đan Thư (Biên dịch),
Bùi thị Ngọc Nga (Biên dịch) - Khoa học và kỹ thuật
Giải Một Bài Toán Trên Máy Tính Như Thế Nào - GS. TSKH. Hoàng Kiếm - Giáo
dục, 2005.
178
File đính kèm:
giao_trinh_cau_truc_du_lieu_va_giai_thuat.pdf

