Bài giảng mở đầu về cấu trúc dữ liệu

Tài liệu này dành cho sinh viên, giáo viên khối ngành công nghệ thông tin tham khảo và có những bài học bổ ích hơn, bổ trợ cho việc tìm kiếm tài liệu, giáo án, giáo trình, bài giảng các môn học khối ngành công nghệ thông tin

Trang 1

ðại Học Sư Phạm Tp Hồ Chí Minh

Chương 01: Mở ñầu về CTDL

Thông tin giảng viên

• Bộ Môn Tin Học

• Khoa Toán – Tin học

Chương 1 Giới thiệu về cấu trúc dữ liệu

1.1 Vai trò của cấu trúc dữ liệu

1.2 Một số tiêu chuẩn chọn CTDL

1.3 Kiểu dữ liệu

1.4 ðộ phức tạp giải thuật

Bài toán thực tế

Thông tin nghiệp vụ thực tế

Thao tác nghiệp vụ

Bài toán trên máy tính

ðối tượng

dữ liệu

Yêu cầu

xử lý

Trang 2

Bài toán trên máy tính

ðối tượng

dữ liệu

Yêu cầu

xử lý

Khi giải quyết các bài toán thực tế cần quan tâm:

Tổ chức biểu diễn các ñối tượng thực tế

Chọn cấu trúc dữ liệu phù hợp

Xây dựng các thao tác xử lý dữ liệu

Tìm giải thuật giải quyết bài toán

Cấu trúc dữ liệu + giải thuật = chương trình

Ví dụ 1: Chương trình quản lý ñiểm sinh viên của một

khóa học Mỗi sinh viên học 4 môn học và các ñiểm tương ứng như sau:

Cấu trúc dữ liệu + giải thuật = chương trình

Môn 1 Môn 2 Môn 3 Môn 4

Phân tích ví dụ 1

Môn 1 Môn 2 Môn 3 Môn 4

Chương trình quản

lý ñiểm

ðối tượng dữ liệu Yêu cầu xử lý

Nhập ñiểm

Xuất danh sách ñiểm

Tính ñiểm trung bình

Thống kê tỉ lệ ñậu, hỏng

Các thao tác tìm kiếm theo ñiểm

Phương án 1

Dùng mảng một chiều

lưu trữ ñiểm của tất

cả các sinh viên

ðối tượng dữ liệu

7 8 5 6 8 6 4 5 3 7 9 5 9 7 6 5

Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4

R

R[ I ] = Bảng ñiểm( dòng ( I / số môn) , cột ( I % số môn) )

Trang 3

Phương án 1

7 8 5 6 8 6 4 5 3 7 9 5 9 7 6 5

R

R[ I ] = Bảng ñiểm( I / số môn , I % số môn )

int R 16 ] = { 7,8,5,6, 8,6,4,5 ,3,7,9,5 ,9,7,6,5};

int SO_MON = 4

int SO_SV = 4

void xuat() {

for ( int I = ; I < SO_MON * SO_SV ; I++) {

int SV = I / SO_MON ;

int MON = I % SO_MON ;

cout<< “Diem mon “<<MON<<“ cua sv “<<SV<<“ = “<< R I ];

}

Phương án 2

Dùng mảng hai chiều

lưu trữ ñiểm của tất

cả các sinh viên

Cột 0 Cột 1 Cột 2 Cột 3 Dòng 0 R[0][0]= 7 R[0][1]= 8 R[0][2]= 5 R[0][3]= 6

Dòng 1 R[1][1]= 8 R[0][1]= 6 R[0][1]= 4 R[0][3]= 5

Dòng 2 R[2][1]= 3 R[0][1]= 7 R[0][1]= 9 R[0][3]= 5

Dòng 3 R[3][1]=9 R[0][1]=7 R[0][1]=6 R[0][3]=5

R

R[ I ][ J ] = Bảng ñiểm( dòng I , cột J )

Phương án 2

int R [4][4] = { {7,8,5,6},

{8,6,4,5}, {3,7,9,5} , {9,7,6,5}};

int SO_MON = 4

int SO_SV = 4

void xuat() {

for ( int I 0 ; I < SO_SV ; ++ I)

for ( int J 0 ; J < SO_MON ; ++J

cout<< “Diem mon“<<J<<“ cua sv “<<I<<“ = ”<< R I ][ J ];

}

Phương án 3

Dùng mảng một chiều, các phần tử có kiểu cấu trúc nhằm lưu trữ ñiểm của tất cả các sinh viên

R[0].Mon1= 7 R[1].Mon1= 8 R[2].Mon1= 3 R[3].Mon1=9 R[0].Mon2= 8 R[1].Mon2= 6 R[2].Mon2= 7 R[3].Mon2=7 R[0].Mon3= 5 R[1].Mon3= 4 R[2].Mon3= 9 R[3].Mon3=6 R[0].Mon4= 3 R[1].Mon4= 5 R[2].Mon4= 5 R[3].Mon4=5

R[ I ] lưu trữ tất cả các ñiểm của sinh viên thứ I R

Trang 4

Phương án 3

struct DiemSV {

int Mon1,Mon2,Mon3,Mon4;

};

DiemSV R[4];

int SO_SV = 4

void xuat() {

for ( int I 0 ; I < SO_SV ; ++ I) {

cout<< “Diem mon 1 cua sv “<<I<<“ = ”<<R[I].Mon1;

}

1.2 Một số tiêu chí chọn cấu trúc dữ liệu

a CTDL phải phản ánh ñúng thực tế.

ðây là yếu tố quyết ñịnh tính ñúng ñắn của bài toán Cần xem xét trạng thái biến ñổi của dữ liệu nhằm chọn CTDL phù hợp

b CTDL phải phù hợp với thao tác trên ñó.

Tiêu chuẩn này giúp tăng tính hiệu quả của bài toán.Mỗi CTDL có các thao tác ñi tương ứng Nên chọn CTLD sao cho các thao tác ñược xử lý ñược ñơn giản và tự nhiên

c CTDL phải tiết kiệm tài nguyên hệ thống.

CTDL nên sử dụng tài nguyên vừa ñủ ñể ñảm nhiệm chức năng của nó

1.3.1 ðịnh nghĩa kiểu dữ liệu

Kiểu dữ liệu T ñược xác ñịnh bởi bộ <V,O> với:

V : tập các giá trị hợp lệ mà ñối tượng kiểu T có thể lưu trữ

O : tập các thao tác xử lý có thể thi hành trên ñối tượng ñó

ví dụ 1: Giả sử có kiểu dữ liệu Alphabet = <V,O>

V = {a – z, A – Z}

O = {lấy mã ASCII của ký tự, ñổi ký tự sang dạng chữ hoa, chữ

thường}

Giả sử có kiểu dữ liệu Number = <V,O>

V = {0 255}

O = { + , - , * , / , %}

1.3 Kiểu dữ liệu 1.3.1 ðịnh nghĩa kiểu dữ liệu

ví dụ 2: Giả sử có kiểu dữ liệu Contact = <V,O>

V = {Họ và tên, ñịa chỉ, số ñiên thoại}

O = {Gán giá trị, so sánh}

Giả sử có kiểu dữ liệu ContactList = <V,O>

V = {danh sách các ñối tượng có kiểu Contact}

O = { Thêm, xóa, sửa, so sánh, tìm kiếm, sắp xếp}

Trang 5

1.3.1 ðịnh nghĩa kiểu dữ liệu

Các thuộc tính cần quan tâm về kiểu dữ liệu:

Tên kiểu dữ liệu

Miền giá trị

Kích thước lưu trữ

Tập các toán tử, thao tác xử lý tác ñộng lên

ñối tượng có kiểu dữ liệu

1.3 Kiểu dữ liệu 1.3.2 Các kiểu dữ liệu cơ bản

Kiểu dữ liệu có thứ tự rời rạc: Số nguyên, ký tự, logic, liệt kê, miền con

Kiểu dữ liệu không rời rạc: số thực

Một số kiểu dữ liệu cơ bản trong ngôn ngữ C Tên kiểu dữ liệu Kích thước Miền giá trị

long 04 byte -2 31 ñến 2 31 -1

1.3.2 Các kiểu dữ liệu có cấu trúc

Ví dụ: ðể mô tả thông tin sinh viên cần quan tâm ñến thông tin sau:

Mã số sinh viên : 12 ký tự

Tên sinh viên : 30 ký tự

Ngày sinh : kiểu ngày

Nơi sinh : 255 ký tự

ðiểm trung bình : Số thực

a Kiểu chuỗi ký tự

Chuỗi ký tự trong là một dãy các ký tự liên tiếp kết thúc bằng ký

tự có mã ASCII bằng 0 Chuỗi ký tự có tối ña 65535 ký tự

Ví dụ: char S[10];

char S[] = “ABC”;

char *S = “ABC”;

1.3 Kiểu dữ liệu 1.3.2 Các kiểu dữ liệu có cấu trúc Các thao tác trên chuỗi

strcmp (s1,s2) So sánh 2 chuỗi s1 và s2

strcpy (dest,src) Sao chép src vào dest

strstr (s1,s2) Kiểm tra s2 có nằm trong

chuỗi s1 khong?

itoa (n,s,c) ðổi số nguyên n thành

chuỗi ở dạng cơ số c

atoi (sn) , atof (sf), atol (sl) ðổi 1 chuỗi thành số

gets (st) Nhập một chuỗi

puts (st) Xuất một chuỗi

Trang 6

b Kiểu mảng

Mảng là kiểu dữ liệu lưu trữ các phần tử cùng kiểu Mỗi phần tử

ựược xác ựịnh bởi một vị trắ trắ của nó trong mảng

Khai báo mảng 1 chiều

<Kiểu dữ liệu> <tên biến> [<số phần tử>];

int a[100];

int a[5]={4, 3, 6, 7, 2};

int a[ ] = {1, 4 , -3, 5, 6};

Khai báo mảng 2 chiều

<Kiểu dữ liệu> <tên biến> [<số phần tử>][<số phần tử>];

int a[10][10];

int a[3][2]={{4, 3},{ 6, 7},{2,3}};

c Kiểu mẩu tin(cấu trúc)

Kiểu mẫu tin là kiểu dữ liệu mà mỗi phần tử của nó là tập hợp các giá trị có thể khác cấu trúc Kiểu mẫu tin cho phép mô tả các ựối tượng có cấu trúc phức tạp

Khai báo struct <tên kiểu struct> {

<Kiểu dữ liệu> <tên trường> ;

Ầ

};

d Kiểu Union

Kiểu Union giống như Struct, nhưng các trường dùng chung

vùng nhớ

Khai báo

union <tên kiểu union> {

<Kiểu dữ liệu> <tên trường> ;

Ầ

};

1.4 đánh giá ựộ phức tạp của thuật toán Phương pháp thực nghiệm:

Cài ựặt thuật toán, chọn các bộ dữ liệu thử, thống kê các thông số nhận ựược

Một số nhược ựiểm:

Phụ thuộc vào ngôn ngữ lập trình dùng ựể cài ựặt

Phụ thuộc vào trình ựộ của người cài ựặt

Việc chọn ra bộ dữ liệu thử ựặc trưng cho tất cả các trường hợp rất khó khăn

Phụ thuộc vào phần cứng khi thực thi thuật toán

Trang 7

Phương pháp hình thức :

đây là phương pháp ựánh giá ắt phụ thuộc vào môi

trường cũng như phần cứng.đánh giá theo hướng xấp

xỉ tiệm cận thông qua khái niệm toán học O O -lớn O().

Thời gian tắnh toán sẽ phụ thuộc vào kắch thước

của dữ liệu ựầu vào(thường gọi là N) và ựánh giá theo

3 trường hợp:

Trường hợp xất nhất

Trường hợp trung bình

1.4 đánh giá ựộ phức tạp của thuật toán

Sự phân lớp các ựộ phức tạp của thuật toán

1.4 đánh giá ựộ phức tạp của thuật toán

27

Câu hỏi và thảo luận

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	559,76 KB