Bài giảng Phân tích thiết kế giải thuật: Chương 3 - Trịnh Huy Hoàng

Trong lĩnh vực Công Nghệ Thông Tin nói riêng, yêu cầu quan trọng nhất của người học đó chính là thực hành. Có thực hành thì người học mới có thể tự mình lĩnh hội và hiểu biết sâu sắc với lý thuyết. Với ngành mạng máy tính, nhu cầu thực hành được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên, trong điều kiện còn thiếu thốn về trang bị như hiện nay, người học đặc biệt là sinh viên ít có điều kiện thực hành. Đặc biệt là với các thiết bị đắt tiền như Router, Switch chuyên dụng

Chương 3:

Kỹ thuật tối ưu hóa chương trình

Trịnh Huy HoàngKhoa Công nghệ thông tinĐại học Sư phạm TPHCM

Nội dung

 Các mức thiết kế một chương trình

 Các kỹ thuật tối ưu hóa chương trình

– Kỹ thuật tinh chế mã

– Kỹ thuật tối ưu hóa rẽ nhánh

– Kỹ thuật tối ưu hóa các vòng lặp

– Tối ưu hóa chương trình bằng bảng truy cập

– Tối ưu bằng cách giảm thiểu gọi chương trình con

Các mức thiết kế một chương trình

1. Đặc tả bài toán

2. Thiết kế cấu trúc hệ thống

3. Cấu trúc dữ liệu và thuật toán

4. Tinh chế mã (tối ưu hóa chương trình)

5. Tính độ phức tạp của thuật toán

Lưu ý

+ Không nên mã hóa 1 chương trình ngay khi chỉ mới có ý tưởng đầu tiên mà phải xem xét tất cả các mức thiết kế có thể để chọn ra 1 thiết kế làm tăng tốc nhanh nhất với phí tổn ít nhất

+ Nên thử nhiều mức thiết kế khác nhau bằng

cách giải quyết bài toán trên nhiều mặt từ đó

chọn được 1 thiết kế tối ưu về không gian và thời gian

Kỹ thuật tinh chế mã

gian hoặc không gian (rất khó thực hiện

được cả hai), nếu muốn tối ưu cả hai khía

cạnh trên thì ta phải thay đổi thuật toán Ở

chương này ta xét các kỹ thuật tối ưu

chương trình về mặt cấu trúc, tìm 1 thuật giải

có độ phức tạp tốt nhất có thể

Ví dụ 1: Viết chương trình tính tổng S=1+x/1!+x2/2!+…+xn/n!

Kỹ thuật tối ưu hóa rẽ nhánh

A1 and A2 and …An theo xác suất sai của các điều kiện Aigiảm dần

A1 or A2 or …An theo xác suất đúng của các điều kiện Ai giảm dần

Ví dụ: Cho 2 dãy số nguyên A, B lần lượt có số phần tử là m và n A=B?

 if ((m=n)&& Chua(a,b) && Chua(b,a)

 printf(“Hai day bang nhau”);

 else

Ví dụ: Nhập số tự nhiên n, nếu n là số có 1 trong các tính chất (lẻ, nguyên tố, chính phương,

hoàn hảo) thì thực hiện S1, ngược lại S2

 if (le(n)||nguyento(n)||chinhphuong(n)||hoanhao(n))

 printf(“Thuc hien S1”);

 else

 printf(“Thuc hien S2”);

Kỹ thuật tối ưu hóa các vòng lặp

hiện nhiều hơn cho mỗi vòng lặp và chú ý vòng lặp ít hơn thì đặt ở ngoài

Ví dụ: Giải bài toán cổ (gà - chó…)

Kỹ thuật tối ưu hóa các vòng lặp

vào chỉ số lặp ra khỏi vòng lặp

Kỹ thuật tối ưu hóa các vòng lặp

Kỹ thuật tối ưu hóa các vòng lặp

Ví dụ:Cải tiến phương pháp sắp xếp

Tối ưu hóa chương trình bằng bảng truy cập

Newton ta có thể thiết kế đoạn chương trình sau:

 Int ckn(int k,int n)

 { if((k==0)||(k==n)) return 1;

 }

Tối ưu bằng cách giảm thiểu gọi

chương trình con

Ví dụ: tính (sinx+cosx)+ (sin2x+cos2x) +…+ (sinnx+cosnx)