Bài giảng lý thuyết ngôn ngữ lập trình chương 7 cđ CNTT hữu nghị việt hàn

Giới thiệu thuật toán đệ quy ttTư tưởng giải bài toán bằng thuật toán đệ quy là đưa bài toán hiện tại về một bài toán cùng loại, cùng tính chất đồng dạng nhưng ở cấp độ thấp hơn chẳng h

Trang 1

Chương 7

Lý thuyết ngôn ngữ lập trình

Trang 3

Cấu trúc tuần tự

Các công việc (các thao tác) được thực hiện một cách tuần tự, công việc này nối tiếp công việc kia

Lưu đồ thuật toán

Trang 5

Cấu trúc lựa chọn

Lựa chọn một công việc để thực hiện căn cứ vào một điều kiện cho trước nào đó Có một số dạng cấu trúc lựa chọn thông dụng như sau:

Cấu trúc 1: Nếu <điều kiện> (đúng) thì thực hiện

<công việc> Trong ngôn ngữ lập trình C, cấu trúc

này được thể hiện bằng lệnh if có cú pháp như

sau :

if (<biểu thức điều kiện>)

<các lệnh>

Trang 6

if (a>b)

c =a-b;

printf (“c = %f \n”,c)}

Trang 7

Cấu trúc lựa chọn (tt)

Cấu trúc 2: Nếu <điều kiện> (đúng) thì thực hiện <công việc

1>, ngược lại (điều kiện sai) thực hiện <công việc 2> Trong ngôn ngữ lập trình C, cấu trúc này được thể hiện

bằng lệnh if else có cú pháp như sau :

if (<biểu thức điều kiện>)

<các lệnh>

else

<các lệnh>

Trang 9

chúng ta có thể sử dụng nhiều lệnh if else lồng nhau.

Ví dụ : Chương trình C giải phương trình bậc nhất.

Trang 10

Cấu trúc 3: Trường hợp <i> thực hiện <công việc i>.

Trong ngôn ngữ lập trình C, cấu trúc này được thể hiện bằng lệnh

switch có cú pháp như sau:

Trang 11

case 0 : printf(" \n Đây là số KHÔNG "); break;

case 1 : printf( " \n Đây là số MỘT"); break;

case 2 : printf(" \n Đây là số HAI");break;

case 3 : printf (" \n Đây là số BA ");break;

default : printf( " \n Đây là số từ BỐN trở lên hoặc là ký tự"); }

}

Trang 12

Cấu trúc lặp

Thực hiện lặp đi lặp lại một công việc nhiều lần căn cứvào một điều kiện nào đó Cấu trúc này có hai dạng thông dụng như sau:

Lặp xác định: Người lập trình đã xác định trước được sẽ

lặp đi lặp lại công việc bao nhiêu lần khi viết chương trình

Trang 13

Cấu trúc lặp (tt)

Trong ngôn ngữ lập trình C, cấu trúc này được thể hiện

bằng vòng lặp for có cú pháp như sau:

for (biểu thức 1; biểu thức 2;biểu thức 3)

<các lệnh>

Trong đó:

biểu thức1 thông thường là một phép gán để khởi tạo giá trị

ban đầu cho biến điều khiển

biểu thức2 là một biểu thức kiểm tra điều kiện đúng sai để

Trang 14

long i, j, k, l, m, count=0, soluong = 0;

for (i=0; i<=TONGSOTIEN/1000; i++)

for (j=0; j<=TONGSOTIEN/2000; j++)

for (k=0; k<=TONGSOTIEN/5000; k++)

for (l=0; l<=TONGSOTIEN/10000; l++)for (m=0; m<=TONGSOTIEN/20000; m++)

Trang 15

}

Trang 18

Ví dụ : Chương trình in dãy số Fibonaci

#include <stdio.h>

void main()

{ int n, i, fib1 = 1, fib2 = 1, fib = 2;

printf("\nNhap gia tri N : "); scanf("%d", &n);printf("%d %d ", fib1, fib2);

while (fib1+fib2 < n)

{ fib = fib1 + fib2; printf("%d ", fib);

fib2 = fib1; fib1 = fib;

}

getch();

}

Trang 19

+ Vòng lặp do while:

do <các lệnh>

while <biểu thức>

Tương tự như vòng lặp while, nhưng có

điểm khác là các lệnh được thực hiện ít

nhất một lần vì việc kiểm tra biểu thức điều kiện được thực hiện sau.

Trang 21

printf("\nMa thuong : %d", c);}

while (c != 27);

}

Trang 22

Giới thiệu thuật toán đệ quy

Như đã biết, một thuật toán cần phải thỏa mãn ít nhất 3 tính chất :

- Tính hữu hạn

- Tính xác định

- Tính đúng đắnTuy nhiên, có những bài toán mà việc xây dựng một thuật toán với đầy đủ ba tính chất trên rất khó khăn Trong khi

đó, nếu ta xây dựng một thuật toán vi phạm một vài tính chất trên thì cách giải lại trở nên đơn giản hơn nhiều và cóthể chấp nhận được Một trong những trường hợp đó làthuật toán đệ quy

Trang 23

Giới thiệu thuật toán đệ quy (tt)

Tư tưởng giải bài toán bằng thuật toán đệ quy là đưa bài

toán hiện tại về một bài toán cùng loại, cùng tính chất

(đồng dạng) nhưng ở cấp độ thấp hơn (chẳng hạn : độ

lớn dữ liệu nhập nhỏ hơn, giá trị cần tính toán nhỏ hơn, ), và quá trình này tiếp tục cho đến lúc bài toán được đưa về một cấp độ mà tại đó có thể giải được Từ kết

quả ở cấp độ này, ta sẽ lần ngược để giải được bài toán

ở cấp độ cao hơn cho đến lúc giải được bài toán ở cấp

độ ban đầu

Trong toán học ta cũng thường gặp những định nghĩa vềnhững đối tượng, những khái niệm dựa trên chính những đối tượng, khái niệm đó

Trang 24

- Ðịnh nghĩa giai thừa

Giai thừa của một số tự nhiên n, ký hiệu n! được định nghĩa

là :

0! = 1n! = (n-1)!n với mọi n>0

- Ðịnh nghĩa dãy số Fibonacci

f0 = 1 f1 = 1

fn = fn-1 + fn-2 với mọi n>1

Theo toán học, những khái niệm được định nghĩa như vậy

gọi là định nghĩa theo kiểu quy nạp Chính vì vậy, đệ quy

có sự liên hệ rất chặt chẽ với quy nạp toán học

Trang 25

Ðệ quy mạnh ở điểm nó có thể định nghĩa một tập vô hạn các đối tượng chỉ bằng một

số hữu hạn các mệnh đề Tuy nhiên, đặc tính này của đệ quy lại vi phạm tính xác

định của thuật toán Về nguyên tắc, một

bước trong thuật toán phải được xác định ngay tại thời điểm bước đó được thi hành, nhưng với thuật toán đệ quy, bước thứ n

không được xác định ngay trong ngữ cảnh

của nó mà phải xác định thông qua một

bước thấp hơn

Trang 26

Ưu thế của thuật toán đệ quy là ta chỉ cần giải bài toán tại một số trường hợp đặc

biệt nào đó, còn gọi là trường hợp dừng Sau đó, các trường hợp khác của bài toán

sẽ được xác định thông qua trường hợp đặc biệt này Ðối với việc tính dãy

Fibonacci, trường hợp dừng chính là giá trị

của f0 và f1.

Trang 27

Mọi thuật toán đệ quy đều gồm hai phần:

sinh lỗi khi thi hành Vì lý do này mà người

ta đôi lúc còn gọi phần cơ sở là trường

hợp dừng

- Phần đệ quy

Là phần trong thuật toán có yêu cầu gọi đệ quy, tức là yêu cầu thực hiện lại thuật toán nhưng với một cấp độ dữ liệu thấp hơn.

Trang 28

- Chương trình không dùng thuật toán đệ quy được viết như sau:

#include <stdio.h>

unsigned long giaithua(int n)

{ unsigned long ketqua = 1;

Trang 29

Trang 30

- Chương trình dùng thuật toán đệ quy được viết lại như sau:

Trang 31

Trang 32

Ngoại lệ và xử lý ngoại lệ

Khái niệm

Trong quá trình thực hiện chương trình thường xảy ra một

số sự kiện đặc biệt hoặc các lỗi như sự tràn số, truy xuất đến chỉ số mảng nằm ngoài tập chỉ số, thực hiện lệnh đọc một phần tử cuối tập tin

Các sự kiện đó được gọi là ngoại lệ (exception) Thay vì

tiếp tục thực hiện chương trình bình thường, một chương trình con sẽ được gọi để thực hiện một vài xử lý đặc biệt nào đó gọi là xử lý ngoại lệ Hành động chú ý đến ngoại lệ, ngắt sự thực hiện chương trình và chuyển điều khiển đến

xử lý ngoại lệ được gọi là đề xuất ngoại lệ (raising the

exception)

Trang 33

Ngoại lệ và xử lý ngoại lệ (tt)

Xử lý ngoại lệ

Thông thường các ngoại lệ đã được định

nghĩa trước bởi ngôn ngữ, chẳng hạn như ZERO_DIVIDE chỉ sự kiện chia cho

một số không, END_OF_FILE: hết tập tin , OVERFLOW: tràn số, hay tràn stack Xử lý ngoại lệ là một hành vi xử lý

tương ứng khi một ngoại lệ có thể diễn ra

Ví dụ

Trang 35

Sau khi đã hoàn thành việc xử lý một ngoại lệ và xử lý đó

đã kết thúc thì có một vấn đề đặt ra là quyền điều khiển được chuyển tới chỗ nào?

- Ðiều khiển nên được chuyển tới chỗ mà ngoại lệ

được đề xuất?

- Ðiều khiển nên chuyển về lệnh trong chương trình con chứa xử lý nơi mà ngoại lệ được đề xuất sau khi được truyền tới?Chương trình con chứa xử lý tự kết thúc một cách bình thường và nó xuất hiện tại chương trình gọi như là không có gì xẩy ra

- Ðây là những lựa chọn khi thiết kế ngôn ngữ

Trang 37

Lan truyền ngoại lệ

Thông thường, vị trí mà một ngoại lệ xuất hiện không phải là

vị trí tốt nhất để xử lý nó Khi một ngoại lệ được xử lý

trong một chương trình con khác chứ không phải trong

chương trình con mà nó được đề xuất thì ngoại lệ đó

được gọi là được truyền (propagated) từ điểm mà tại đó

nó được đề xuất đến điểm mà nó được xử lý

Trang 39

Khi một ngoại lệ P được đề xuất trong

chương trình con C, thì P được xử lý bởi

một xử lý được định nghĩa trong C nếu có một xử lý như thế Nếu không có thì C kết

thúc Nếu chương trình con B gọi C thì

ngoại lệ được truyền đến B và một lần nữa được đề xuất tại điểm trong B nơi mà B

gọi C Nếu B không cung cấp một xử lý

cho P thì B bị kết thúc và ngoại lệ lại được truyền tới chương trình gọi B Nếu các

chương trình con và bản thân chương

trình chính không có xử lý cho P thì toàn

bộ chương trình kết thúc và xử lý chuẩn

được định nghĩa bởi ngôn ngữ sẽ được

gọi tới.

Trang 40

Một hiệu quả quan trọng của quy tắc này đối với việc truyền các ngoại lệ là nó cho phép một chương trình con kế thừa

(remain) như là một phép toán trừu tượng được định nghĩa bởi người lập trình ngay cả trong việc xử lý ngoại lệ.

Trang 41

ngoại lệ Ðến chương trình gọi thì hiệu quả của

đề xuất ngoại lệ của chương trình con cũng giống như hiệu quả đề xuất của phép toán nguyên thủy, nếu chương trình con tự nó không có một xử lý ngoại lệ Nếu ngoại lệ được xử lý trong chương trình con thì chương trình con trở về một cách

bình thường và chương trình gọi nó không bao giờ biết được rằng một ngoại lệ đã được

đề xuất

Trang 42

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 7

1 Khái niệm thuật toán đệ quy, ưu điểm và nhược điểm của

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	269,9 KB