Bài giảng Tin học đại cương: Phần 2 (Chương 1) - TS.Nguyễn Bá Ngọc

Nối tiếp phần 1 bộ bài giảng Tin học đại cương mời các bạn cùng tìm hiểu phần 2 (Chương 1) với các nội dung chính như: Giải quyết bài toán bằng máy tính: Khái niệm về bài toán; quá trình giải quyết bài toán bằng máy tính; các phương pháp giải quyết bài toán bằng máy tính; phân loại bài toán;...

IT1110 Tin h c đ i c ọ ạ ươ ng

Ph n II Gi i quy t bài toán ầ ả ế

Nguy n Bá Ng cễ ọ

Ôn t p n i dung ph n I ậ ộ ầ

N i dung ph n II ộ ầ

 Ch ươ ng 1: Gi i quy t bài toán b ng máy tính ả ế ằ

 Khái ni m v  bài toánệ ề

 Quá trình gi i quy t bài toán b ng máy tínhả ế ằ

 Các phương pháp gi i quy t bài toán b ng máy tínhả ế ằ

 Thu t toán đ  quyậ ệ

 Thu t gi i heuristicậ ả

N i dung ph n II ộ ầ

 Ch ươ ng 1: Gi i quy t bài toán b ng máy tính ả ế ằ

 Khái ni m v  bài toánệ ề

 Quá trình gi i quy t bài toán b ng máy tínhả ế ằ

 Các phương pháp gi i quy t bài toán b ng máy tínhả ế ằ

1.1. Khái ni m v  v n đ  và bài toán ệ ề ấ ề

 V n đ  r ng h n bài toán? ấ ề ộ ơ

 Pitago chia v n đ  ra: ấ ề

 Theorema là v n đ  c n đấ ề ầ ược kh ng đ nh đúng­saiẳ ị

 Problema là v n đ  c n tìm gi i pháp đ  đ t đấ ề ầ ả ể ạ ược m t ộ

m c tiêu xác đ nh t  nh ng đi u ki n ban đ u.ụ ị ừ ữ ề ệ ầ

1.2. Các b ướ c gi i quy t bài toán b ng  ả ế ằ

máy tính

 B ướ c 1: Xác đ nh v n đ ­bài toán ị ấ ề

 B ướ c 2: L a ch n ph ự ọ ươ ng pháp gi i ả

 B ướ c 3: Xây d ng thu t toán ho c thu t  ự ậ ặ ậ

gi i ả

 B ướ c 4: Cài đ t ch ặ ươ ng trình

 B ướ c 5: Hi u ch nh ch ệ ỉ ươ ng trình

 B ướ c 6: Th c hi n ch ự ệ ươ ng trình

1.3. Các ph ươ ng pháp gi i quy t v n đ   ả ế ấ ề

b ng máy tính ằ

 Gi i quy t v n đ  theo h ả ế ấ ề ướ ng xác đ nh tr c ti p  ị ự ế

l i gi i ờ ả

 xác đ nh tr c ti p l i gi i qua th  t c tính toán ho c th  ị ự ế ờ ả ủ ụ ặ ủ

t c bao g m m t s  h u h n các thao tác s  c p.ụ ồ ộ ố ữ ạ ơ ấ

 Gi i quy t v n đ  theo h ả ế ấ ề ướ ng tìm ki m l i gi i ế ờ ả

1.4. Phân lo i bài toán ạ

 Bài toán đa th c ứ

 Bài toán không đa th c ứ

 NP Problems

N i dung ph n II ộ ầ

 Ch ươ ng 1: Gi i quy t bài toán b ng máy tính ả ế ằ

 Khái ni m v  bài toánệ ề

 Quá trình gi i quy t bài toán b ng máy tínhả ế ằ

 Các phương pháp gi i quy t bài toán b ng máy tínhả ế ằ

 Thu t toán đ  quyậ ệ

 Thu t gi i heuristicậ ả

2.1. Đ nh nghĩa thu t toán ị ậ

 Là m t khái ni m c  s  c a toán h c và tin  ộ ệ ơ ở ủ ọ

h c ọ

 Bao g m m t dãy h u h n các l nh/ch  th   ồ ộ ữ ạ ệ ỉ ị

rõ ràng và có th  thi hành đ ể ượ c đ  h ể ướ ng 

d n th c hi n m t hành đ ng nh m đ t  ẫ ự ệ ộ ộ ằ ạ

đ ượ c m c tiêu đ  ra ụ ề

 Thu t toán là s  th  hi n c a m t ph ậ ự ể ệ ủ ộ ươ ng  pháp đ  gi i quy t m t v n đ ể ả ế ộ ấ ề

Ví d  1: Thu t toán tìm ph n t  l n nh t  ụ ậ ầ ử ớ ấ

c a m t dãy h u h n các s  nguyên ủ ộ ữ ạ ố

 Các b ướ c:

 1. Đ t giá tr  l n nh t t m th i là s  nguyên đ u tiên.ặ ị ớ ấ ạ ờ ố ầ

 2. So sánh s  nguyên k  ti p trong dãy v i giá tr  l n ố ế ế ớ ị ớ

nh t t m th i, n u s  nguyên này l n h n giá tr  l n ấ ạ ờ ế ố ớ ơ ị ớ

nh t t m th i thì đ t giá tr  l n nh t t m th i b ng s  ấ ạ ờ ặ ị ớ ấ ạ ờ ằ ốnguyên này

 3. L p l i bặ ạ ước 2 n u còn s  nguyên trong dãy ch a ế ố ư

được xét

 4. D ng n u không còn s  nguyên nào trong dãy ch a ừ ế ố ư

được xét. Giá tr  l n nh t t m th i lúc này chính là giá ị ớ ấ ạ ờ

tr  l n nh t trong dãy s ị ớ ấ ố

Ví d  2: Thu t toán gi i ph ụ ậ ả ươ ng trình b c  ậ hai: ax2 + bx + c = 0 (a 0)

 3.2. Xu t k t qu : phấ ế ả ương trình có hai nghi m xệ 1 và x2. 

 4. N u  ế Δ là 0 thì xu t k t qu : ph ấ ế ả ươ ng trình có 

nghi m kép là ­b/(2*a) ệ

 5. N u  ế Δ<0 thì xu t k t qu : ph ấ ế ả ươ ng trình vô 

m t s  tiêu chu n (kh i lộ ố ẩ ố ượng tính toán, không gian, th i ờgian s  d ng).ử ụ

các bài toán có d ng nh  mong mu nạ ư ố

2.2. Bi u di n thu t toán ể ễ ậ

Ngôn ng  l u đ  (2) ữ ư ồ

 Nút đi u ki n: là m t hình thoi có ghi đi u ki n  ề ệ ộ ề ệ

c n ki m tra, th ầ ể ườ ng có 1 cung đi vào và 2 cung đi 

ra (t ươ ng  ng v i 2 tr ứ ớ ườ ng h p đúng/sai) ợ

a<b SaiĐúng

 Cung: là đ ườ ng n i t  nút này đ n nút khác c a  ố ừ ế ủ

l u đ ư ồ

Ví d : l u đ  bi u di n thu t toán gi i  ụ ư ồ ể ễ ậ ả

Xu t: : Không  ấ

ph i  ả

ph ươ ng trình b c  ậ

2

Mã gi  (2) ả

 Các c u trúc th ấ ườ ng g p: ặ

 C u trúc ch n:ấ ọ

 if (đi u ki n) then (hành đ ng) end if ề ệ ộ

 if (đi u ki n) then (hành đ ng 1) ề ệ ộ    else (hành đ ng 2) ộ

   end if

 C u trúc l pấ ặ

 while (đi u ki n) do (hành đ ng) end while ề ệ ộ

 repeat (hành đ ng) until (đi u ki n)  ộ ề ệ

 for (bi n)=(giá tr  đ u) to (giá tr  cu i) do (hành đ ng) end for ế ị ầ ị ố ộ

 for (bi n)=(giá tr  cu i) downto (giá tr  đ u) do (hành đ ng) end  ế ị ố ị ầ ộ for

 C u trúc nh yấ ả

 goto nhãn x;

Ví d : thu t toán gi i ph ụ ậ ả ươ ng trình b c 2 ậ

2.3. M t s  thu t toán thông d ng ộ ố ậ ụ

 Thu t toán ki m tra s  nguyên t ậ ể ố ố

 Thu t toán tìm USCLN, BSCNN c a 2 s   ậ ủ ố

Tìm ph n t  l n nh t trong m t dãy h u h n s ầ ử ớ ấ ộ ữ ạ ố

2.4. Thu t toán đ  quy ậ ệ

 Có m t s  tr ộ ố ườ ng h p, cách gi i có th  vi ph m  ợ ả ể ạ các tính ch t c a thu t toán nh ng l i khá đ n  ấ ủ ậ ư ạ ơ

Thu t toán đ  quy (2) ậ ệ

 Thu t toán đ  quy tính giai th a c a 1 s  t   ậ ệ ừ ủ ố ự nhiên:

Thu t toán đ  quy (3) ậ ệ

 Thu t toán đ  quy tính s  h ng th  n c a  ậ ệ ố ạ ứ ủ dãy s  Fibonacci: ố

Thu t toán đ  quy (4) ậ ệ

 Đ c đi m c a thu t toán đ  quy: ặ ể ủ ậ ệ

2.5. Thu t gi i heuristic ậ ả

 Th ườ ng tìm đ ượ ờ c l i gi i t t (nh ng ch a  ả ố ữ ư

Thu t gi i heuristic (2) ậ ả

 Các nguyên lý

 Nguyên lý vét c n thông minh: trong bài toán tìm ki m ạ ếkhi không gian tìm ki m l n => gi i h n không gian tìm ế ớ ớ ạ

ki m ho c th c hi n dò tìm đ c bi t d a vào đ c thù ế ặ ự ệ ặ ệ ự ặ

c a bài toán đ  nhanh chóng tìm ra m c tiêuủ ể ụ

 Nguyên lý tham lam: l y tiêu chu n t i  u toàn c c làm ấ ẩ ố ư ụtiêu chu n ch n l a hành đ ng c c b  c a t ng bẩ ọ ự ộ ụ ộ ủ ừ ước trong quá trình tìm ki m l i gi iế ờ ả

 Nguyên lý th  t : th c hi n hành đ ng theo th  t  h p ứ ự ự ệ ộ ứ ự ợ

lý c a không gian kh o sát nh m nhanh chóng đ t ủ ả ằ ạ

được m t l i gi i t t. ộ ờ ả ố