Trang 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG THƯƠNG MẠI VÀ DU LỊCH BỘ MÔN CƠ BẢN – TIN HỌC GIÁO TRÌNH MƠN HỌC CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT NGHỀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TRÌNH ĐỘ
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG THƯƠNG MẠI VÀ DU LỊCH BỘ MƠN CƠ BẢN – TIN HỌC GIÁO TRÌNH MÔN HỌC CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT (NGHỀ CƠNG NGHỆ THƠNG TIN (ỨNG DỤNG PHẦN MỀM) TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP (Ban hành kèm Quyết định số: 405 /QĐ – CĐTM ngày tháng năm 2022 Của Trường Cao đẳng Thương mại Du lịch) [Lưu hành nội bộ] -2022- TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình cấu trúc liệu giải thuật dùng cho học sinh hệ Trung cấp chuyên ngành công nghệ thông tin ứng dụng phần mềm trường Cao đẳng Thương mại Du lịch Nhằm cung cấp cho học sinh – sinh viên thuật toán tổng quát giải thuật xếp Từ sinh viên bước cải tiến thuật tốn để xây dựng chương trình hiệu có tính ứng dụng Mục đích giáo trình trang bị cho học viên kiến thức kỹ phân tích xây dựng thuật tốn kết hợp với giải thuật Để nắm bắt kiến thức học sinh cần trang bị kiến thức mơn lập trình Ngơn ngữ lập trình chọn để minh họa kiến thức Dev C++ Nhằm tạo điều kiện cho người học có tài liệu tham khảo mang tính tổng hợp, thống mang tính thực tiễn sâu Nhóm người dạy chúng tơi đề xuất biên soạn Giáo trình Cấu trúc liệu giải thuật dành riêng cho người học trình độ Trung cấp Nội dung giáo trình bao gồm chương sau: Chương 1: Giới thiệu cấu trúc liệu giải thuật Chương 2: Các kiểu liệu có cấu trúc đơn giản Chương 3: Một số thuật toán xếp Trong qua trình biên soạn giáo trình, chắn chắn giáo trình cịn nhiều khiếm khuyết, tác giả mong muốn nhận ý kiến quí báu đóng góp đồng nghiệp bạn đọc để giáo trình hồn thiện mặt nội dung hình thức lần tái sau Trong q trình biên soạn, tơi tham khảo trích dẫn từ nhiều tài liệu liệt kê mục Danh mục tài liệu tham khảo Chúng chân thành cảm ơn tác giả tài liệu mà tham khảo Trân trọng cảm ơn./ MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT 10 Mối liên hệ giải thuật cấu trúc liệu 11 1.1 Giải thuật 11 1.2 Dữ liệu 11 1.3 Mối quan hệ cấu trúc liệu giải thuật 11 1.4 Các đặc trưng giải thuật: 11 Kiểu liệu, mơ hình liệu: 14 2.1.Khái niệm kiểu liệu 14 Thiết kế phân tích giải thuật 15 3.1 Thiết kế thuật toán 15 3.2 Phân tích tính đắn giải thuật 16 3.3 Phân tích tính đơn giản 16 3.4 Một số ví dụ thiết kế phân tích giải thuật 16 Độ phức tạp thuật toán 17 CHƯƠNG 2: CÁC KIỂU DỮ LIỆU CÓ CẤU TRÚC ĐƠN GIẢN 29 2.1 Các kiểu liệu sở 30 2.2 Kiểu mảng 33 2.5 Kiểu hợp 46 2.6 Kiểu tập tin (file) 49 2.7 Các kiểu liệu khác 56 CHƯƠNG 3: MỘT SỐ THUẬT TOÁN SẮP XẾP 69 Định nghĩa toán xếp: 70 Thuật toán xếp chọn (selection sort) 70 2.1.Ý tưởng 70 2.2 Các bước tiến hành 70 Thuật toán xếp bọt (bubble sort): 75 3.1 Ý tưởng: 75 3.2 Các bước tiến hành: 75 3.3 Giải thuật: 76 Thuật toán đổi chỗ trực tiếp: 78 4.1 Ý tưởng giải thuật: 78 4.2 Các bước tiến hành 78 4.3 Giải thuật: 79 Thuật toán xắp sếp chèn ( insertion sort) 82 5.1 Ý tưởng 82 5.2 Các bước tiến hành 82 5.3 Giải thuật: 82 TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO: 84 GIÁO TRÌNH MƠN HOC Tên mơn học: CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT Mã môn học: MH12 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: 3.1 Vị trí: Giáo trình dành cho người học trình độ Trung cấp trường Cao đẳng Thương mại Du lịch Để phát huy tốt phương pháp lập trình có cấu trúc tiếp tục nghiên cứu mơn học Cấu trúc liệu giải thuật Cấu trúc liệu môn học bổ trợ nhiều cho kiến thức lập trình, kiến thức logic giúp cho nhiều kiến thức để học tốt 3.2 Tính chất: - Mơ đun u cầu phải có tư logic kiến thức lập trình - Nắm cách thức tổ chức liệu đề giải toán - Nắm giải thuật sở để áp dụng thiết kế thuật toán theo phương pháp top-down phương pháp chia để trị - Phân tích giải thuật mặt thời gian, nhớ, tốc độ chương trình - Tổ chức, thiết kế kiểu liệu có cấu trúc đơn giản, cấu trúc liệu động để giải toán đơn giản vừa - Áp dụng phương pháp toán học (giải thuật) phù hợp cho cấu trúc liệu Kết hợp với ngơn ngữ lập trình, viết chương trình cấu trúc liệu áp dụng thuật toán cho toán cụ thể máy tính 3.3 Ý nghĩa vai trị môn học: Hiểu khái niệm liệu, giải thuật mối quan hệ mật thiết cấu trúc liệu giải thuật Biết phân tích loại liệu, giải thuật, kết hợp chúng để tạo thành chương trình máy tính Biết tổ chức liệu hợp lý, khoa học cho chương trình từ đơn giản đến phức tạp Biết áp dụng thuật toán hợp lý cấu trúc liệu tương thích để giải tốn tối ưu Biết áp dụng phương pháp xếp từ đơn giản đến phức tạp với mức độ tương đối biết dùng ngơn ngữ lập trình thể máy tính tốn cần kiểm nghiệm Mục tiêu môn học: 4.1 Về kiến thức: A1 Trình bày kiểu liệu A2 Phân tích xây dựng thuật tốn A3 Phân tích loại liệu, giải thuật kết hợp liệu giải thuật A4 Thực thao tác kiểu liệu A5 Cài đặt thuật toán xếp 4.2.Về kỹ năng: B1 Xây dựng sơ đồ giải thuật với toán cụ thể B2 Cài đặt giải thuật máy Về lực tự chủ trách nhiệm: C1 Làm việc độc lập, làm việc theo nhóm; C2 Có ý thức học tập, rèn luyện nâng cao trình độ chun mơn; C3 Có ý thức trách nhiệm cơng việc, sử dụng, bảo quản tài sản doanh nghiệp Nội dung mơn học 5.1 Chương trình khung Thời gian học tập (giờ) Trong Số Thực hành/ Mã MH Tên mơn học tín Tổng Lý thực tập/ số thuyết tập/ thảo luận I Các môn học chung 12 255 94 148 MH01 Chính trị 30 15 13 MH02 Pháp luật 15 MH03 Giáo dục thể chất 30 24 Giáo dục quốc phòng an MH04 45 21 21 ninh MH05 Tin học 45 15 29 MH06 Ngoại ngữ 90 30 56 II Các môn học chuyên môn 64 1560 504 1013 II.1 Môn học sở 16 240 179 48 MH07 Tin học văn phòng 30 12 17 MH08 Bảng tính Excel 30 12 17 MH09 Cấu trúc máy tính 30 28 MH10 Mạng máy tính 30 15 14 MH11 Lập trình 30 28 MH12 Cấu trúc liệu giải thuật 30 28 MH13 Cơ sở liệu 30 28 MH14 Lắp ráp bảo trì máy tính 30 28 II.2 Mơn học chun mơn 46 1290 297 965 MH15 Ngoại ngữ ch.ngành CNTT 60 57 MH16 Hệ điều hành Windows Server 30 28 MH17 Quản trị CSDL với Access 45 43 MH18 Quản trị CSDL với SQL Server 45 27 17 MH19 Lập trình Windows 45 43 MH20 Thiết kế quản trị website 45 43 MH21 Đồ họa ứng dụng 30 28 MH22 An toàn bảo mật thông tin 30 28 TH xây dựng phần mềm quản MH23 120 114 lý MH24 TH thiết kế quản trị website 120 114 MH25 Thực tập tốt nghiệp 16 720 720 II.3 Môn học tự chọn(chọn 30 28 - Thi/ Kiểm tra 13 2 43 13 1 2 2 28 2 2 2 6 MH26 MH27 2) Khởi doanh nghiệp Lập trình mạng Tổng cộng 2 76 30 30 1815 28 28 598 1161 2 56 5.2 Chương trình chi tiết môn học TT Nội dung Tổng số tiết Lý Thực thuyết hành I Giới thiệu cấu trúc liệu giải thuật 8 II Các kiểu liệu có cấu trúc đơn giản 8 14 12 30 28 III Một số thuật toán xếp Cộng Kiểm Tra 2 Điều kiện thực mơn học: 6.1 Phịng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 6.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính (40 máy/1 phịng), bảng, phấn 6.3 Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, mơ hình học tập,… 6.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế thực tế cơng việc doanh nghiệp Nội dung phương pháp đánh giá: 7.1 Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kỹ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập 7.2 Phương pháp: Người học đánh giá tích lũy mơn học sau: 7.2.1 Cách đánh giá - Thông tư 04/2022/TT-BLĐTBXH ngày 30/3/2022của Bộ Lao động – Thương binh Xã hội Quy định việc tổ chức thực chương trình đào tạo trình độ trung cấp, trình độ cao đẳng theo niên chế theo phương thức tích luỹ mơđun tín - Nhà trường ban hành kèm theo Quyết định số số 246/QĐ-CĐTMDL ngày 01/6/2022 Hiệu trưởng Trường cao đẳng Thương mại Du lịch tổ chức đào tạo, kiểm tra, thi, đánh giá kết học tập xét công nhận tốt nghiệp Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 7.2.2 Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp đánh giá tổ chức Thường xuyên Viết/ Thuyết trình 60% Hình thức kiểm tra Tự luận/ Trắc nghiệm/ Báo cáo Thời điểm kiểm tra Sau 8giờ Định kỳ Viết/ Thuyết trình Tự luận/ Trắc nghiệm/ Báo cáo Sau 28 Kết thúc môn học Viết Tự luận trắc nghiệm Sau 28 7.2.3 Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần điểm thi kết thúc môn học chấm theo thang điểm 10 (từ đến 10), làm tròn đến chữ số thập phân - Điểm môn học tổng điểm tất điểm đánh giá thành phần môn học nhân với trọng số tương ứng Điểm mơn học theo thang điểm 10 làm trịn đến chữ số thập phân, sau quy đổi sang điểm chữ điểm số theo thang điểm theo quy định Bộ Lao động Thương binh Xã hội đào tạo theo tín Hướng dẫn thực môn học 8.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp CNTT (UDPM) 8.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 8.2.1 Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, tập tình huống, câu hỏi thảo luận… * Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực tập theo nội dung đề * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng thành viên nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung học, nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép viết báo cáo nhóm 8.2.2 Đối với người học: Người học phải thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu kỹ học nhà trước đến lớp Các tài liệu tham khảo cung cấp nguồn trước người học vào học môn học (trang web, thư viện, tài liệu ) - Tham dự tối thiểu 80% buổi giảng lý thuyết Nếu người học vắng >20% số tiết lý thuyết phải học lại mơn học tham dự kì thi lần sau - Tự học thảo luận nhóm: phương pháp học tập kết hợp làm việc theo nhóm làm việc cá nhân Một nhóm gồm 8-12 người học cung cấp chủ đề thảo luận trước học lý thuyết, thực hành Mỗi người học chịu trách nhiệm số nội dung chủ đề mà nhóm phân cơng để phát triển hồn thiện tốt tồn chủ đề thảo luận nhóm - Tham dự đủ kiểm tra thường xuyên, định kỳ - Tham dự thi kết thúc môn học - Chủ động tổ chức thực tự học Tài liệu tham khảo: 1]- Đinh Mạnh Tường- Cấu trúc liệu - NXB giáo dục [2]- Đỗ Xuân Lôi- Cấu trúc liệu Giải thuật - NXB khoa học kỹ thuật-2002 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT Giới thiệu chương Giải thuật cách phân tích vấn đề, từ thực tiễn chương trình, cách thiết kế giải pháp cho vấn đề theo cách giải máy tính Tiếp theo, phương pháp phân tích, đánh giá độ phức tạp thời gian thực giải thuật Qua chương giới thiệu cách thật cụ thể cấu trúc liệu giải thuật Mục tiêu chương Sau học xong chương này, người học có khả năng: * Về kiến thức: - Trình bày kiến thức cở cấu trúc liệu, giải thuật, kiểu liệu, mơ hình liệu - Phân tích giải thuật - Sử dụng phương pháp phân tích, thiết kế giải thuật * Về kỹ năng: - Mơ tả ngơn ngữ, tính chất thuật tốn - Biết phân tích thiết kế giải thuật - Biết đánh giá độ phức tạp thuật toán * Về lực tự chủ chịu trách nhiệm: - Làm việc độc lập, làm việc theo nhóm; - Có ý thức học tập, rèn luyện nâng cao trình độ chun mơn; - Có ý thức trách nhiệm công việc, sử dụng, bảo quản tài sản doanh nghiệp Phương pháp giảng dạy học tập chương Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực câu hỏi thảo luận tập chương (cá nhân nhóm) Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hồn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận tập tình chương theo cá nhân nhóm nộp lại cho người dạy thời gian quy định Điều kiện thực chương Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Máy tính (40 cái/1 phịng) Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án tài liệu liên quan Các điều kiện khác: Khơng có Kiểm tra đánh giá chương Nội dung: Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập 10