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