Giáo trình Cấu trúc dữ liệu và giải thuật (Mới nhất)
Mục tiêu:
- Trình bày được khái niệm về cấu trúc dữ liệu, 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.
1. Khái niệm cấu trúc dữ liệu và giải thuật, cấu trúc lưu trữ và cấu
trúc dữ liệu.
1.1. Khái niệm cấu trúc dữ liệu và giải thuật
Algorithms + Data Structures = Programs
" Giải thuật + Cấu trúc dữ liệu = Chương trình "
Đó là nhan đề cuốn sách được xuất bản năm 1975, bởi nhà khoa học
máy tính Thụy sỹ Niklaus Wirth Emil, cuốn sách đã được công nhận rộng
rãi và vẫn còn hữu dụng đến ngày nay. Nắm vững cấu trúc dữ liệu và giải
thuật là cơ sở giúp 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 được 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 và kết quả đầu ra của
bài toán.
Ví dụ 1.1: Chương trình tìm ước chung lớn nhất của 2 số nguyên dương a
và b.
Dữ kiện đưa vào (input): a, b nguyên dương
Phép xử lý (Process) : Dựa theo thuật toán Euclid, thuật toán nổi tiếng nhất
có từ thời cổ đại.10
Bước 1: Tìm r, là phần dư của phép chia a cho b.
Bước 2:
Nếu r = 0.
Thì: Gán giá trị của b cho E (E←b) và dừng lại
Nếu ngược lại (r ≠ 0).
Thì: Gán giá trị b cho a ( a←b).
Gán giá trị r cho b (b←r) và quay lại bước 1.
Kết quả ra (Output): E, Ước chung lớn nhất của a và 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.
Ví dụ 1.2: Viết chương trình thực hiện công việc sau:
a. Nhập vào từ bàn phím n số nguyên bất kỳ
b. Tính tổng các số vừa nhập và đưa kết quả ra màn hình
Dữ kiện đưa vào (input): so, tong là 2 biến số nguyên và n là số lượng
số nguyên.
Phép xử lý (Process) : Thực hiện n lần công việc sau:
- Nhập giá trị cho biến so
- Cộng giá trị biến so vào biến tong
Kết quả ra (Output): tong, tổng n số nguyên vừa nhập
Với 2 yêu cầu (a, b) của bài toán, ta chỉ cần một biến so để lưu giá trị
từng số nguyên nhập vào và cộng gộp dần giá trị ngay vào một biến tong.
Ví dụ 1.3: Viết chương trình thực hiện công việc sau:
a. Nhập vào từ bàn phím n số nguyên bất kỳ.
b. Tính tổng các số vừa nhập và đưa kết quả ra màn hình.
c. Sắp xếp dãy số theo chiều tăng dần và đưa dãy đã sắp xếp ra màn
hình
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 (Mới nhất)
{ listnode q, m; q= newnode(x); if (*p==NULL) *p=q; else { m=*p; while (m->link != NULL) 164 m=m->link; m->link=q; } } //ham chen truoc mot nut bat ky void InsertBefor ( listnode *p, listnode r, ElementType x) { listnode q, m; 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; 165 if (*p == NULL) printf (" DANH SACH RONG"); else if (r == *p) { *p=(*p)->link; free(r); } else { m=*p; 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 166 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'); } //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"); 167 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 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); 168 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); 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); 169 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 { 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 2) 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 170 #include #include //Đinh nghĩa kiểu phần 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 có rỗng không? int Empty(Stack S) { return (S.top==NULL); } //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 171 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; while (!Empty(*S)) { RemoveNode(S,&x); printf("%d",x); } } //Định nghĩa hàm main void main() 172 { Stack *S; ElementType x; Initialize (S); printf("nhap so he 10:");scanf("%d",&x); doiso(S,x); inra (S); getch(); } } 3) 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]; int count; }; // ham khoi tao danh sach rong void initializeList (list *L) { L->count=0; 173 } // 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++; } } // ham tao danh sach void NhapSinhVien (SinhVien *p) { float f; char ht[35],ma[10]; unsigned char d; unsigned int n; 174 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; Item sv; do 175 { 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--; } 176 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; 177 Item temp; for (i=0 ; icount-1; i++) 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) 178 QuickSort(L, i, right); } //ham QuickSort sap xep theo masv void QuickSortMSV(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].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) 179 return (i); return (-1); } /* ham Sequen_Search theo cach 2 int Sequen_Search1(list L, char X[]) { int i; 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() 180 { 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"); 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; 181 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"); 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; 182 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 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); } 183 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 . - Cẩm 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. 184
File đính kèm:
- giao_trinh_cau_truc_du_lieu_va_giai_thuat_moi_nhat.pdf