Bài giảng Nhập môn lập trình - Chương 5: Giới thiệu về thuật toán - Phạm Minh Tuấn
Nhập môn lập trình
Trình bày: …; Email: …@fit.hcmus.edu.vn
Khái niệm về thuật toán
Chương trình cài đặt thuật toán
Độ phức tạp của thuật toán
Các vấn đề tìm hiểu mở rộng kiến thức
nghề nghiệp
Thuật ngữ và bài đọc thêm tiếng Anh
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
2
• Máy tính là một công cụ đắc lực hỗ trợ
con người trong việc tính toán và xử lý.
• Phát biểu bài toán bằng ngôn ngữ tự
nhiên không thể là đầu vào cho máy tính.
• Con người phải mô hình hóa bài toán
thông qua những cấu trúc dữ liệu, vốn
được hỗ trợ bởi các ngôn ngữ lập trình, từ
cơ sở đến nâng cao như mảng, cấu trúc,
tập hợp, đồ thị, cây, …
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
4
• Trên cơ sở mô hình dữ liệu đã được xây
dựng, con người phải chỉ ra cho máy tính
một cách thức để giải quyết bài toán (gọi
là thuật toán hay giải thuật).
• Thuật toán có thể hiểu là một qui trình xử
lý bao gồm các bước cụ thể có thể thực
hiện để giải quyết một bài toán.
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
5
• Mỗi thuật toán cần đáp ứng 6 tiêu chuẩn:
– Tính hữu hạn: Thuật toán phải kết thúc thực thi sau một số lượng hữu
hạn các bước xử lý.
– Tính xác định: Mỗi bước xử lý phải được mô tả rõ ràng, chính xác,
không nhập nhằng.
– Tồn tại dữ liệu đầu vào: Thuật toán phải có dữ liệu đầu vào hợp lệ,
được mô tả rõ ràng.
– Tính có kết quả: Thuật toán phải cho ra kết quả đúng trên cơ sở dữ
liệu đầu vào hợp lệ.
– Tín hiệu quả: Mỗi bước xử lý phải đơn giản với thời gian thực thi hữu
hạn. Trong thực tế điều này có nghĩa là phải thực thi trong khoảng thời
gian có thể chấp nhận được.
– Tính phổ dụng: Thuật toán có thể áp dụng để xử lý một họ các bài
toán.
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
6
• Chúng ta có thể sử dụng một trong bốn cách
sau để mô tả thuật toán:
– Ngôn ngữ tự nhiên: tiếng Việt, tiếng Anh, …
– Lưu đồ.
– Mã giả: thường dựa vào cú pháp của một số
ngôn ngữ lập trình thông dụng như Pascal,
C/C++, …
– Ngôn ngữ lập trình cấp cao.
• Không nên đi quá sâu vào chi tiết kỹ thuật
làm mất đi tính trừu tượng của thuật toán.
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
7
• Ví dụ tìm số lớn nhất trong dãy
– Bước 1: Đặt số lớn nhất hiện tại bằng với số
nguyên không dấu đầu tiên của dãy.
– Bước 2: Nếu không còn số nguyên nào kế tiếp
thì chuyển sang Bước 4.
– Bước 3: Nếu số nguyên kế tiếp lớn hơn số lớn
nhất hiện tại thì đặt số lớn nhất hiện tại bằng
số nguyên kế tiếp này. Quay về Bước 2.
– Bước 4: Số lớn nhất hiện tại chính là số lớn
nhất của cả dãy, đây là kết quả của thuật toán.
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
8
• Ví dụ tìm số lớn nhất trong dãy
int timSoLonNhat(int a[], int n) {
int i, max;
for (i = 1; i < n; i++)
if (max < a[i])
max = a[i];
return max;
}
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
9
• Sử dụng các khối hình sau:
– Các hình chữ nhật biểu thị các chỉ chị tính
toán hay xử lý (nhập, xuất, gán, thực hiện
phép tính).
– Các hình thoi thể hiện các quyết định rẽ
nhánh tùy theo biểu thức trong hình thoi có
giá trị đúng (Đ) hay sai (S).
– Các mũi tên là hướng đi của luồng điều khiển,
thể hiện thứ tự thực hiện của các khối xử lý.
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
10
• Ví dụ tìm số lớn nhất trong dãy
Nhập dãy a0, a1, …, an-1
max a0
i 1
Đ
i < n?
S
Đ
S
i i + 1
max <ai?
max ai
Xuất max
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
11
• Ví dụ tìm số lớn nhất trong dãy
max a0
i 1
while i < n do
if max < ai then
max ai
i i + 1
endwhile
write (max)
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
12
• Tổ chức dữ liệu cho mỗi hàm chương trình
– Dữ liệu nhập, xuất và tính toán trung gian
• Tổ chức các hàm cho chương trình
– Hàm về nhập/xuất, xử lý (cài đặt các thuật toán)
và chương trình chính, kết nối
• Chạy thử nghiệm thuật toán
– Chuẩn bị các bộ dữ liệu kiểm thử (dữ liệu nhập
và kết quả mong đợi)
– Chạy thử, ghi nhận kết quả và đánh giá đúng sai
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
14
• Đối với một vấn đề đặt ra có thể tồn tại
rất nhiều thuật toán xử lý.
• Ngoài việc phải chỉ ra rằng một thuật toán
có tính đúng đắn ta còn phải biết thuật
toán nào tốt hơn khi giải quyết cùng một
vấn đề (theo nghĩa chạy nhanh hơn hay
độ phức tạp thấp hơn).
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
16
• Trong cùng một điều kiện hoạt động (dữ
liệu đầu vào, tốc độ phần cứng, …) thì
thuật toán nào cho kết quả sớm nhất sẽ là
thuật toán tốt nhất.
• Tuy nhiên, để đảm bảo điều kiện hoạt
động đồng nhất là rất khó vì trong hệ
thống đa nhiệm thì CPU không dành
100% công suất để phục vụ riêng cho
chương trình đang chạy thử nghiệm.
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
17
• Không phải bất cứ nhóm thuật toán nào
cũng có thể được cân đo, đong đếm một
cách tường minh.
• Ví dụ tìm số Fibonacci thứ n, biết
F0 = F1 = 1
Fn = Fn-1 + Fn-2 nếu n ≥ 2
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
18
• Thuật toán thứ nhất
Mã giả
Cài đặt bằng C/C++
1
2
3
4
Computing: Fibonacci(n)
if n <= 1 then
Result = n
int Fibo1(int n) {
int a, b, c, k;
if (n <= 1)
return n;
else
5
6
7
8
a = 0, b = 1
for each k = 2, …, n do
c = a + b;
a = 0; b = 1;
for (k = 2; k <= n; k++) {
c = a + b;
a = b;
a = b
9
10
11
b = c
endfor
Result = c
b = c;
}
return c;
12 endif
}
13 write (Result)
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
19
• Thuật toán thứ hai
Mã giả
Cài đặt bằng C/C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Computing: Fibonacci(n)
if n <= 1 then
Result = n
int Fibo2(int n) {
if (n <= 1)
return n;
else
A = Fibonacci(n – 2)
B = Fibonacci(n – 1)
Result = A + B
endif
int A = Fibo2(n – 1);
int B = Fibo2(n – 2);
return A + B;
}
write (Result)
11/10/2012
Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên
20
Tải về để xem bản đầy đủ
29 trang
24600
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nhập môn lập trình - Chương 5: Giới thiệu về thuật toán - Phạm Minh Tuấn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_nhap_mon_lap_trinh_chuong_5_gioi_thieu_ve_thuat_to.pdf
