Giáo trình Phân tích thiết kế thuật toán (Nghề Lập trình máy tính): Phần 1 cung cấp cho người học những kiến thức tổng quan về phân tích thiết kế thuật toán, các kiểu dữ liệu trừu tượng và các cấu trúc dữ liệu cơ bản. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo chi tiết nội dung giáo trình này.
BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ DỰ ÁN GIÁO DỤC KỸ THUẬT VÀ DẠY NGHỀ (VTEP) GIÁO TRÌNH Mơn học : PHÂN TÍCH THIẾT KẾ THUẬT TỐN Mã số : ITPRG3_12 Nghề : LẬP TRÌNH MÁY TÍNH Trình độ (lành nghề) Đà Lạt - 2007 Phân tích thiết kế thuật tốn Tun bố quyền : Tài liệu thuộc loại sách giáo trình Cho nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác có ý đồ lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Tổng Cục Dạy nghề làm cách để bảo vệ quyền Tổng Cục Dạy Nghề cám ơn hoan nghênh thông tin giúp cho việc tu sửa hoàn thiện tốt tàI liệu Địa liên hệ: Dự án giáo dục kỹ thuật nghề nghiệp Tiểu Ban Phát triển Chương trình Học liệu ……………………………………………… Phân tích thiết kế thuật tốn LỜI TỰA Đây tài liệu xây dựng theo chương trình dự án giáo dục kỹ thuật dạy nghề, để có đươc giáo trình dự án tiến hành theo hai giai đoạn Giai đoạn : Xây dựng chương trình theo phương pháp DACUM, kết gian đoạn khung chương trình gồm 230 trang cấp độ 170 trang cấp độ Giai đoạn : 29 giáo trình 29 tài liệu hướng dẫn giáo viên cho nghề lập trình máy tính cấp độ Để có khung chương trình chúng tơi mời giáo viên, chuyên gia làm việc lĩnh vực công nghệ thông tin xây dựng chương trình Trong giai đoạn viết giáo trình chúng tơi có điều chỉnh để giáo trình có tính thiết thực phù hợp với phát triển lĩnh vực công nghệ thông tin Trong trình biên soạn, cố gắng tham khảo nhiều tài liệu giáo trình khác tác giả khơng khỏi tránh thiếu sót hạn chế Tác giả chân thành mong đợi nhận xét, đánh giá góp ý để giáo trình ngày hoàn thiện Tài liệu thiết kế theo mô đun/ môn học thuộc hệ thống mô đun/mơn học chương trình, để đào tạo hồn chỉnh nghề Lập trình máy tính cấp trình độ lành nghề dùng làm Giáo trình cho học viên khố đào tạo, sử dụng cho đào tạo ngắn hạn cho công nhân kỹ thuật, nhà quản lý người sử dụng nhân lực tham khảo Đây tài liệu thử nghiệm hoàn chỉnh để trở thành giáo trình thức hệ thống dạy nghề Đà lạt ,Tháng 10 năm 2007 Phân tích thiết kế thuật toán MỤC LỤC TÊN BÀI TRANG BàI1 :TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ THUẬT TỐN Bài2 :CÁC KIỂU DỮ LIỆU TRỪU TƯỢNG 20 Bài3 :CÁC CẤU TRÚC DỮ LIỆU CƠ BẢN 51 Bài4 :PHƯƠNG PHÁP CHIA ĐỂ TRỊ 109 Bài5 :PHƯƠNG PHÁP THAM LAM 116 Bài6 :PHƯƠNG PHÁP QUAY LUI 124 Bài7 :QUY HOẠCH ĐỘNG 135 Bài7(tiếp theo) :NÉN DỮ LIỆU 145 Bài 8 :LỚP BÀI TOÁN NP ĐẦY ĐỦ 159 10.CÁC BÀI THỰC HÀNH 172 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO 185 Phân tích thiết kế thuật tốn BÀI : TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ THUẬT TOÁN Mã : ITPRG3_12.1 Giới thiệu Phân tích thiết kế thuật tốn khâu quan trọng định thành cơng chương trình máy tính Nó giúp lựa chọn, xây dựng đánh giá thuật toán trước viết mã chương trình Chúng ta có chương trình máy tính tốt có thuật tốn tốt Phân tích thiết kế thuật tốn cịn có ý nghĩa vơ quan trọng trường hợp làm việc theo nhóm (cho phép chia sẻ cơng việc đảm bảo thống lập trình viên) bảo trì, nâng cấp hệ thống chương trình sau Trong phần làm quen với khái niệm phân tích thiết kế thuật toán, phương pháp biểu diễn đánh giá thời gian thực thuật toán Mục tiêu thực Học xong học viên có khả năng: Nắm khái niệm tầm quan trọng việc phân tích thiết kế thuật tốn việc xây dựng chương trình máy tính Sử dụng phương pháp sử dụng sơ đồ khối ngôn ngữ giả việc đặc tả liệu thuật tốn thiết kế chương trình Đánh giá độ phức tạp thuật toán, so sánh độ phức tạp thuật toán ứng với lời giải toán .1 Thuật toán (Algorithm) 1.1 Định nghĩa Thuật tốn (hay cịn gọi giải thuật) khái niệm máy tính lập trình máy tính Có thể hiểu thuật tốn phương pháp giải toán cách chia nhỏ toán thành thao tác đơn giản, dễ thực có trình tự hợp lý Người ta đưa định nghĩa thuật toán sau : Phân tích thiết kế thuật tốn "Thuật tốn tập hợp đặc trưng trình tự logic tốn học đơn giản, xác định rõ ràng để theo giải vấn đề với số bước định " (L Nyhof & S Leestma) Một định nghĩa khác : "Thuật toán hệ thống chặt chẽ rõ ràng với qui tắc nhằm xác định dãy thao tác đối tượng cho sau số hữu hạn bước thực thao tác ta đạt mục tiêu định trước" (B.W Kernighan) 1.2 Các đặc trưng cần phải có thuật tốn Khi xây dựng thuật tốn máy tính phải đáp ứng yêu cầu sau : Thuật toán phải kết thúc sau số bước hữu hạn - tính kết thúc Mỗi thao tác thực phải rõ ràng, cụ thể - tính xác định Các thao tác phải khả thi (có thể thực được) - tính hiệu Có thể giải toán lớp tốn - tính phổ dụng Miền xác định thuật toán: tập hợp liệu mà thuật tốn sử dụng cho kết - Đại lượng vào/ra Lưu ý việc giải tốn tồn nhiều thuật tốn khác Mỗi thuật tốn có hiệu cho lớp toán Phân tích thiết kế thuật tốn 1.3 Cơng cụ trình bày thuật tốn Q trình xử lý Chương trình Bắt đầu / Kết thúc Điều kiện rẽ nhánh Nhập xuất liệu Điều kiện lựa chọn Đĩa từ Các hướng xử lý Có hai cơng cụ phổ biến để trình bày thuật tốn: sơ đồ khối (Flowchart) ngôn ngữ giả (pseudo language) Sơ đồ khối sơ đồ biểu diễn hình ký hiệu đặc trưng cho thao tác cần thực Ngôn ngữ giả ngôn ngữ tự nhiên kết hợp với ngơn ngữ lập trình chọn để viết chương trình Đây cơng cụ thường sử dụng để trình bày thuật tốn Trong sơ đồ thuật tốn, hình nối, liên kết với mũi tên trình tự thực thao tác Các khối Các cấu trúc Sơ đồ thuật toán Cấu trúc Cấu trúc điều kiện Cấu trúc vịng lặp Phân tích thiết kế thuật toán Sơ đồ thuật toán tốn xây dựng sở phần tử cấu trúc Về bản, sơ đồ tạo lập từ khối sau: Khối thao tác Là khối hình chữ nhật ghi lệnh cần thực a := a + b a:=5 i= i + Khối điều kiện Là khối hình thoi elip bên ghi điều kiện cần kiểm tra T b T i