Thiết kế trang và lập trình - Tổng lượng tri thức cốt lõi và thực hành

Thiết kế trang và lập trình - Tổng lượng tri thức cốt lõi và thực hành

c Lc 1 Cu trúc d liu 1 1.1 Cu trúc d liu là gì? 2 1.2 Cu trúc d liu c s 3 1.2.1 Kiu d liu c s 3 1.2.2 Kiu có cu trúc 4 1.2.3 Kiu d liu tru tng 7 1.3 Cu trúc d liu hng vn  8 1.3.1 Cu trúc danh sách 8 1.3.2 Ngn xp 10 1.3.3 Hàng i 11 1.3.4 Cu trúc cây 12 1.3.5 Bm 17 2 Thut toán 23 2.1 C s v thut toán 24 2.1.1 Thut toán là gì? 24 2.1.2 Thut toán và cu trúc d liu 26 2.2 Các thut toán 30 2.2.1 Thut toán duyt 30 2.2.2 Thut toán sp xp 34 2.2.3 Thut toán  qui 49 2.2.4 X lí xâu kí t 51 2.2.5 X lí tp 55 2.2.6 V hình 63 2.2.7  th 67 2.2.8 Tính toán s 71 2.2.9 Thut toán i sánh 78 2.2.10 Thut toán xp x và xác sut 82 2.3 ánh giá thut toán 87 2.3.1 ánh giá theo  phc tp tính toán 87 2.3.2 ánh giá theo tính hp l 88 2.3.3 ánh giá theo biu din 88 2.4 Cách thit k thut toán 89 3 Thit k trong 95 3.1 Thit k trong là gì? 96 3.1.1 Mc ích ca thit k trong và nhng m cn lu ý 96 3.1.2 Th tc thit k trong 97 3.2 Phân hoch và cu trúc chc nng 101 3.2.1 Các n v ca vic phân hoch và cu trúc chc nng 101 3.2.2 Các th tc phân hoch và cu trúc chc nng 103 3.2.3 Phng pháp thit k có cu trúc 109 3.3 Thit k d liu vt lí 112 3.3.1 Th tc thit k d liu vt lí 112 3.3.2 T chc d liu vt lí 117 3.4 Thit k vào ra chi tit 120 3.4.1 Thit k d liu vào chi tit 120 3.4.2 Thit k màn hình 123 2 Chng 1 Cu trúc d liu 3.4.3 Thit k d liu a ra chi tit 132 3.5 To ra và dùng li các b phn 136 3.5.1 Khái nim v to ra và dùng li các b phn 136 3.5.2 Dùng gói phn mm 136 3.6 To ra tài liu thit k trong 137 3.6.1 T chc tài liu thit k trong 137 3.6.2 Các m cn lu ý khi to ra tài liu thit k trong 139 3.6.3 Kim m thit k 140 4 Thit k chng trình 140 4.1 Mc ích và nhim v ca thit k chng trình 144 4.1.1 Mc ích ca thit k chng trình 144 4.1.2 Nhim v thit k chng trình 145 4.2 Thit k có cu trúc cho chng trình 148 4.2.1 Th tc thit k có cu trúc 148 4.2.2 Các k thut phân hoch mô un n hình 151 4.2.3 Tiêu chí cho vic phân hoch mô un 160 4.2.4 Phân hoch chng trình 171 4.3 To ra c t mô un và c t kim th 173 4.3.1 To ra c t mô un 173 4.3.2 To ra c t kim th 175 4.4 To ra tài liu thit k chng trình 177 4.4.1 To ra tài liu thit k chng trình và ni dung 177 4.4.2 Nhng m cn lu ý khi to ra tài liu thit k chng trình 179 4.4.3 Hp kim m thit k 179 5 Thc hin chng trình 183 5.1 Lp trình 184 5.1.1 Mô thc lp trình 184 5.1.2 Phong cách lp trình 185 5.1.3 Dùng b x lí ngôn ng 186 5.1.4 Môi trng lp trình 187 5.2 Kim th 189 5.2.1 Tng quan v kim th 189 5.2.2 Kim thn v 190 5.2.3 Kim th tích hp 190 5.2.4 Kim th h thng 195 5.2.5 Các kim th khác 197 5.2.6 K hoch và nhim v kim th 197 6 Cp nht vn hành và phát trin h thng 204 6.1 Thit k chng trình 205 6.1.1 Thit k chng trình hng i tng 205 1 u trúc d liu c ích ca chng Vic chn cu trúc d liu thích hp nht và th tc mô  d liu là mu cht  to ra chng trình hiu qu,  hiu. Chng này mô t các cu trúc d liu a dng bn cn m c xem nh bc u tiên  hc lp trình. • Hiu cách phân loi các cu trúc d liu a dng ‚ Hiu các kiu d liu c s thông dng nht và ng d liu ƒ Hiu các c trng và c ch ca cu trúc d liu ng vn c dùng  gii quyt các bài toán c bit, cng nh cách dùng cu trúc d liu c s cho vic cài t chng trình 2 Chng 1 Cu trúc d liu 1.1 u trúc d liu là gì? p các d liu cùng mt loi c máy tính x lí c gi là "kiu d liu." Trong giai n thit k chng trình, cách thc d liu nên c biu din và lp trình trong máy tính phi c xem xét cn thn,  có th chn c kiu d liu thích hp nht. Mt kiu d liu c biu din và lp trình c gi là "cu trúc d liu." Hình 1-1-1 ch ra phân lp v các cu trúc d liu. Hình 1-1-1 Phân lp v các cu trúc d liu u trúc d liu c s có thc biu din trong hu ht tt c các ngôn ng lp trình. Cu trúc d liu hng vn  là cu trúc d liu có thc dùng mt cách có hiu qu gii quyt nhng vn  chuyên dng. Có mt s cu trúc d liu hng vn  mà không th c biu din trong ngôn ng lp trình. Trong trng hp ó, cu trúc d liu c sc dùng. u trúc  liu u trúc d liu hng n  (To ra t u trúc d liu c s) u trúc danh sách Ngn xp Hàng i u trúc cây m Kiu d liu  s Kiu con tr Kiu n Kiu nguyên Kiu thc Kiu kí t Kiu logic Kiu lit kê Kiu b phn Kiu có u trúc Kiu mng Kiu bn ghi u trúc d liu c s Kiu d liu tru tng 1.2 Cu trúc d liu c s 3 1.2 u trúc d liu c s 1.2.1 Kiu d liu c s Kiu d liu c s là tp các d liu riêng l và thng c dùng  to ra chng trình. Nó c phân loi thành các kiu n và con tr. (1) Kiu n Kiu n là kiu d liu c s nht. Khi dùng kiu n cho lp trình, kiu d liu thng c khai báo theo qui tc cú pháp ca ngôn ng. • Kiu nguyên Kiu nguyên biu din cho s nguyên, và c biu din bên trong máy tính nh s nh phân theo s du phy tnh, không có ch s có ngha sau du chm thp phân. Giá tr ti a hay ti thiu ca kiu nguyên là n v ca d liu mà máy tính có th x lí vào mt lúc, và nó c xác nh bi chiu dài t. ‚ Kiu s thc Kiu s thc biu din cho s thc. Nó c dùng  biu din cho s du phy tnh và du phy ng. ƒ Kiu kí t Kiu kí t biu din cho ch cái, s và các kí hiu nh các kí t. Mt mã kí tc biu din nh s nh phân trong máy tính. „ Kiu logic Kiu logic c dùng  thc hin các phép toán logic nh các phép toán AND, OR và NOT. … Kiu lit kê Kiu lit kê c nh ngha nh kiu d liu kê ra tt c các giá tr có th ca bin. Trong trng hp kiu lit kê, có th k tên kiu s nguyên. † Kiu b phn Kiu b phn c dùng  xác nh mt tp con các giá tr nguyên thu bng cách hn ch các kiu d liu hin có. Kiu d liu có các gii hn trên và di nh các ràng buc c i là kiu min b phn. (2) Kiu con tr Kiu con tr có a chc cp trong n v b nh chính. Nó c dùng  tham chiu ti các bin, các bn ghi tp hay các hàm. Nó c dùng cho Pascal và C nhng không dùng cho FORTRAN và COBOL. 4 Chng 1 Cu trúc d liu Hình 1-2-1 Hình nh v kiu con tr 1.2.2 Kiu có cu trúc u trúc d liu có cha mt cu trúc d liu c s hay bt kì kiu d liu c xác nh nào nh phn t ca nó (d liu), c gi là kiu có cu trúc. Kiu có cu trúc c phân loi thành kiu mng và kiu bn ghi. (1) Kiu mng ng c gi là bng. Kiu mng là d liu có cu trúc có cha d liu thuc cùng kiu và kích c. Tng d liu cá nhân c gi là mt phn t mng, phn t bng hay phn t. Cách ng c mô t hoc cách d liu c b trí có thay i tu theo ngôn ng lp trình c dùng. • Mng mt chiu ng mt chiu có cu trúc d liu mà d liu c sp thành mng theo mt hàng.  xác nh mt phn t trong mng này, trc ht a vào du ngoc tròn m ( hay du ngoc vuông [ sau tên ca mng, ri a vào ch s và du ngoc tròn óng ) hay du ngoc vuông óng ]. Ch s ch ra s th t tính tnh ca mng, ni phn t xác nh ó c nh v. ng "A" có s phn tc kí hiu là "i" c biu din là A (i). Hình 1-2-2 Mng mt chiu Th 1 th 2 th 3 … th I … Phn t Phn t Phn t … Phn t … A(1) A(2) A(3) … A(I) … ‚ Mng hai chiu t cu trúc d liu trong ó d liu c sp hàng theo c hai chiu ngang và ng c i là mng hai chiu. D liu theo chiu ng c gi là ct và d liu theo chiu ngang c gi là hàng.  xác nh phn t nào ó trong mng này, hai ch s tr nên cn thit: t ch s th t theo chiu ng (trên hàng nào) ni phn t xác nh ó c nh v và ch s kia ch ra s th t nào theo chiu ngang (trong ct nào) mà nó c nh v. Chng n, mng "A" c nh v hàng "i" và ct "j" có thc din t là A (i, j). a ch ca bin "b"  liu Bin kiu con tr Bin "b" 1.2 Cu trúc d liu c s 5 Hình 1-2-3 Mng hai chiu (vi ba hàng và hai ct) t 1 Hàng 1 A(1, 1) A(1, 2) A(2, 1) A(2, 2) A(3, 1) A(3, 2) Khi mng hai chiu c lu gi trong n v b nh chính, nó ly dng ca mng mt chiu. ng hai chiu c v trong Hình 1-2-3 ly dng ca mng mt chiu có sáu phn t. Nh c v trong Hình 1-2-4, d liu c lu gi theo kiu tun t hoc theo chiu ca hàng hoc theo chiu ca ct. Chiu theo ó d liu c lu gi thay i tùy theo trình biên dch a ngôn ng lp trình c dùng. Nói chung, d liu c lu gi theo chiu ng khi Fortran c dùng và theo chiu ngang khi COBOL c dùng. Hình 1-2-4 Cách d liu ca mng hai chiu c lu gi trong n v b nh chính A(1,1) A(1,2) A(2,1) A(2,2) A(3,1) A(3,2) ƒ Mng ba chiu ng ba chiu có cu trúc d liu nhiu hn mng hai chiu. Nó có cu trúc ba chiu cha các t phng, các hàng và ct cng nh các phn t. Bng vic xây dng mng ba chiu trong ng hai chiu, có th x lí mng ba chiu theo cùng cách nh mng hai chiu. ng 2 chiu  nh chính A(1,1) A(1,2) A(2,1) A(2,2) A(3,1) A(3,2) A(1,1) A(2,1) A(3,1) A(1,2) A(2,2) A(3,2)  liu c D liu c u tr lu tr theo hàng theo ct 6 Chng 1 Cu trúc d liu Hình 1-2-5 Xây dng mng ba chiu thành mng hai chiu ng nhiu chiu nh các mng bn, nm hay nhiu chiu cng có thc nh ngha. Tuy nhiên, có th có nhng gii hn nào ó v s chiu, tùy theo kiu ca ngôn ng lp trình hay trình biên dch. ng có thc phân loi thành mng tnh và mng ng theo phng pháp c dùng  sit cht mt min. - Mng tnh: Mng mà vùng c yêu cu do chng trình xác nh - Mng ng: Mng mà vùng c yêu cu sc xác nh ra sau khi ch sc dùng cho vic to mng c cung cp qua mt biu thc và biu thc ó c tính trong khi thc hin chng trình (2) Kiu bn ghi c du d liu kiu có cu trúc là cao cp hn trong vic d tham chiu và thc hin thao tác trên các phn t, nó cng có nhc m  ch nó ch có th gii quyt d liu thuc cùng mt kiu. Do ó, d liu có cha các d liu vi kiu khác nhau phi ly dng ca d liu kiu bn ghi. Kiu bn ghi này cng còn c gi là kiu cu trúc. Hình 1-2-6 Kiu bn ghi Hình 1-2-6 ch ra cu trúc d liu ca kiu bn ghi. Mt bn ghi cha s hiu sinh viên (kiu nguyên), tên (kiu kí t) và m (kiu nguyên). Mt d liu kiu bn ghi cha mt tp các n ghi có cùng nh dng này. Mc du d liu kiu bn ghi mt chiu có thc gii quyt A(1,1,1) A(1,1,2) A(1,2,1) A(2,2,2) A(1,3,1) A(1,3,2) A(1,1,1) A(1,1,2) A(1,2,1) A(1,2,2) A(1,3,1) A(1,3,2) A(2,1,1) A(2,1,2) A(2,1,1) A(2,1,2) A(2,2,1) A(2,2,2) A(2,3,1) A(2,3,2) t t phng Hàng t phng th hai t phng th nht  Tên m S Tên m sinh viên sinh viên n ghi (d liu v sinh viên) Kiu nguyên Kiu kí t (kiu xâu chui) Kiu sp xp 1.2 Cu trúc d liu c s 7 theo cùng cách nh mng mt chiu, tng d liu vn phi c t tên  nhn din vì tng phn t cha nhiu d liu. 1.2.3 Kiu d liu tru tng  liu cha cu trúc d liu nào ó và kiu ca các phép toán c gi là kiu d liu tru ng.  truy nhp vào kiu d liu này, bn không cn bit v cu trúc bên trong ca nó. Tt  các d liu u c che du ngoi tr d liu bn truy nhp  tham chiu, thêm vào hay xoá i. u này c gi là che giu thông tin. Che giu thông tin hoc che giu d liu  c  kiu d liu c gi là bao bc d liu. Hình 1-2-7 Kiu d liu tru tng (Các phép toán + u trúc d liu) Chng trình t qu  liu <Cu trúc d liu tru tng> 8 Chng 1 Cu trúc d liu 1.3 u trúc d liu hng vn  Các cu trúc d liu hng vn  khác nhau có thc trù tính bng vic dùng các kiu ng, kiu con tr và các cu trúc d liu c s khác. 1.3.1 u trúc danh sách Không ging kiu d liu c s gii quyt cho tng d liu riêng l, cu trúc danh sách cho phép d liu c móc ni ln nhau và gii quyt c mt cc. D liu c b trí theo cu trúc danh sách này c gi là mt danh sách. (1) Cu trúc danh sách và các ô ng vic dùng ch s cho tng phn t trong mng, có th truy nhp nhanh chóng vào bt kì phn t nào. Tng t nh vy, vic thay i d liu có thc thc hin d dàng. Nu bn chèn mt d liu vào âu ó trong mng, bn phi dch chuyn toàn b tng d liu sau ó lùi i mt v trí. Nu bn xoá mt d liu trong mng, tng t, bn phi dch chuyn toàn b ng d liu sau d liu b xoá ó nhích lên mt v trí. Hình 1-3-1 Chèn thêm mt phn t mng Không ging nh cu trúc kiu mng, cu trúc danh sách cho phép phn t d liu ca cùng kiu c sp hàng tun t. Kim mng òi hi rng vic b trí logic cho các phn t là ging t nh vic b trí vt lí ca chúng trong b nh chính. Trong trng hp ca cu trúc danh sách, vic b trí logic không sánh ht nh vic b trí vt lí. Danh sách cha các ô và mi ô bao gm nhng phn t sau: - Phn d liu cha phn t d liu - Phn con tr cha a ch Do ó, phn d liu ca ô có cùng cu trúc d liu nh cu trúc d liu ca d liu c lu gi và phn con tr ca ô có cu trúc d liu kiu con tr. u này ngha là các ô biu din cho d liu (cu trúc) kiu bn ghi cha các phn t có cu trúc d liu khác nhau. Danh sách cha a ch ô trong phn con tr và ô này c móc ni sang ô kia qua con tr. Arai Ueki Endou Okada  trí mng c chèn Trc khi chèn Sau khi chèn Arai Inoue Ueki Endou Okada i d liu c dch v phía sau Inoue u t c chèn [...]... TOUGETU-FILE RUISEKI-FILE OUTPUT N-RUISEKI-FILE INITIALIZE T-COUNT R-COUNT N-COUNT PERFORM T-YOMIKOMI PERFORM R-YOMIKOMI PERFORM UNTIL T-ENF AND R-ENDF IF T-HIZUKE < R-HIZUKE THEN WRITE N-REC FROM T-REC PERFORM T-YOMIKOMI ELSE WRITE N-REC FROM R-REC PERFORM R-YOMIKOMI END-IF COMPUTE N-COUNT = N-COUNT + 1 END-PERFORM DISPLAY T-COUNT R-COUNT N-COUNT CLOSE TOUGETU-FILE RUISEKI-FILE N-RUISEKI-FILE STOP RUN T-YOMIKOMI... th t c trình ch s v thu t toán 27 ng trình COBOL DATA DIVISION FILE SECTION FD TOUGETU-FILE 01 T-REC 02 T-HIZUKE PIC X(06) 88 T-ENDF VALUE HIGH-VALUE 02 FILLER PIC X(34) FD RUISEKI-FILE 01 R-REC 02 R-HIZUKE PIC X(06) 88 R-ENDF VALUE HIGH-VALUE 02 FILLER PIC X(34) 01 N-REC PIC X(40) WORKING-STORAGE SECTION 01 T-COUNT PIC 9(05) 01 R-COUNT PIC 9(05) 01 N-COUNT PIC 9(05) * PROCEDURE DIVISION HEIGOU-SYORI... Vi c thêm vào hay xoá i d li u b t u t lá Hình 1-3 -1 9 ch ra B-cây b n m v i các ph n t 7, 6, 10, 2, 5, 12, 4, 9, 8, 11, 1, 3 Hình 1-3 -1 9 B-cây b n m 3 4 1 6 9 7 5 8 10 2 11 12 b Xoá d li u Hình 1-3 -2 0 v ra tr ng h p d li u "4" b xoá kh i B-cây c v trong Hình 1-3 -1 9 u m t mình "4" b xoá i, thì s các ph n t b xoá c a m t nút tr thành m t và các yêu c u c a B-cây không th c áp ng Hình 1-3 -2 0 B-cây sai... TOUGETU-FILE AT END MOVE HIGH-VALUE TO T-HIZUKE NOT AT END COMPUTE T-COUNT = T-COUNT + 1 END-READ R-YOMIKOMI READ RUISEKI-FILE AT END MOVE HIGH-VALUE TO R-HIZUKE NOT AT END COMPUTE R-COUNT = R-COUNT + 1 END-READ 28 Ch ng 2 Thu t toán (2) Quan h gi a thu t toán và c u trúc d li u i quan h gi a thu t toán và c u trúc d li u có th c mô t nh sau: • X lí m ng y thu t toán duy t tuy n tính (chi ti t Hình 2-1 -2 ... c - L p trình hàm - L p trình logic - L p trình h ng i t ng Ki u l p trình thích h p nh t ph i c ch n có xem xét t i các c tr ng c a bài toán • L p trình th t c p trình th t c là ki u l p trình th ng c dùng nh t Lo i l p trình này bao g m các ngôn ng l p trình sau, FORTRAN, COBOL, PL/I, Pascal, C, v.v c tr ng - Ch ng trình c chia thành các mô un làm cho ch ng trình ph c t p, l n thành hi u Vi c vi... p trình là hai m t c a cùng ng ti n L p trình là vi c mô t d li u và thu t toán trong các ngôn ng l p trình sao cho máy tính có th th c hi n các nhi m v c giao 2.1 C s v thu t toán 25 a nó Nói chung, ch ng trình bao g m các thu t toán và d li u còn thu t toán bao g m logic và u khi n p trình có th c phân lo i thành b n ki u khác nhau t ng ng v i cách thu t toán c xem xét: - L p trình th t c - L p trình. .. cân b ng i di n là B-cây và ng (heap) • B-cây B-cây là phiên b n c phát tri n thêm n a c a cây nh phân: - Lá cu i b b i và m i nút u có s các nút c xác nh là "m." - M i nút u có s t i a d li u c xác nh là "m-1." - T t c các lá u trên cùng m t m c - D li u c ch a trong t ng nút c b trí trong hàng i i vì nh ng c tr ng trên có th làm t ng b nh và tính hi u qu tính toán, nên tên "B-cây" ngh a là cây cân... dàng - M c gi ng v i x lí song song là cao - Ti n trình tính toán hay th t c không c n c xét t i ƒ L p trình logic Tân t (thu c tính)d a trên s ki n và suy di n là c s c a l p trình logic Prolog là m t ví v ngôn ng l p trình logic c tr ng - B i vì các s ki n c mô t d a trên logic tân t , nên ti n trình l p trình này c th c hi n d dàng - Suy di n và tính toán logic có th c th c hi n d dàng „ L p trình. .. 1-3 -8 Trò ch i ném vòng Trò ch i ném vòng c ch i b ng cách ném các vòng m u theo th t , l c, vàng và lam a vào d li u) Chúng c l y ra t ng cái m t ( a ra d li u) theo th t o l i vi c ném vào, t c là lam, vàng, l c và T c là vòng lam c ném vào cu i cùng s c l y ra u tiên Ki u c u trúc d li u này mà có th c so sánh v i trò ch i ném vòng c g i là ng n x p th ng này còn có thu t ng là h th ng vào-sau-ra-tr... ki m l i Hình 1-3 -1 6 và xem cách d li u c duy t b ng vi c dùng t ng ph ng pháp Hình 1-3 -1 6 Cách th c hi n duy t d li u cây nh phân - Th t g c tr c (Pre-order): V i g c là m b t u, nút bên trái c a m i nút c duy t qua theo cách tu n t - Th t g c gi a (Mid-order): V i lá t i áy bên trái làm m b t u, r i duy t qua nút cha nó và ti p ó duy t qua ph n còn l i c a nút ó theo cách tu n t - Th t g c sau . 1, 3. Hình 1-3 -1 9 B-cây b nm b. Xoá d liu Hình 1-3 -2 0 v ra trng hp d liu "4" b xoá khi B-cây c v trong Hình 1-3 -1 9. u mt. cân bng i din là B-cây và ng (heap). • B-cây B-cây là phiên bn c phát tri n thêm na ca cây nh phân: - Lá cui b bi và mi nút u có s