Lý do và động lựcNgày nay con người có nhu cầu chụp ảnh rất nhiều , có những người trong bộ sưu tập có đến hàng trăm , hàng nghìn bức ảnh dẫn đến việc quản lý hay xem lại một ảnh nào đó
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN CẤU TRÚCDỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT
Chủ đề: “Image Viewer using linked list”
Giáo viên hướng dẫn: cô Trần Thị Thanh HảiDanh sách sinh viên nhóm 17:
1 Vũ Đăng Tuấn 202141332 Trần Minh Đức 202138893 Trần Hưng Sách 202140704 Nguyễn Trọng Hiếu 20200685
Mục Lục
Trang 2I Giới thiệu 4
1.1 Lý do và động lực 4
1.2 Định nghĩa bài toán 4
1.3 Bảng phân công nhiệm vụ 4
II Phương pháp lựa chọn 5
1 Danh sách liên kết đơn 5
2.2 Thêm 1 node vào đầu danh sách 8
2.3 Xóa 1 node khỏi danh sách theo vị trí 8
2.4 Tìm kiếm Node trong danh sách 9
III Triển khai cài đặt 9
1 Ngôn ngữ lập trình và thư viện 9
1.1 Ngôn ngữ lập trình C++ và các thư viện cơ bản 9
1.2 Thư viện openCV 10
2 Tổ chức chương trình 11
IV Kết quả thực nghiệm 13
1 Dữ liệu 13
2 Kết quả thực nghiệm 15
2.1 Test Menu 1 : Hiển thị danh sách ảnh 16
2.2 Test Menu 2 : Thêm ảnh 16
2.3 Test Menu 3: Xóa ảnh 17
2.4 Test Menu 4: Tìm ảnh có lượt xem cao nhất 17
2.5 Test Menu 5: Tìm ảnh theo địa điểm 18
2.6 Test Menu 6: Phân bố ảnh theo năm 18
2.7 Test chức năng ghi file khi đóng chương trình 19
Trang 3Hình 1 Khai báo con trỏ 5
Hình 2 Khai báo Node 6
Hình 3 Linked List 6
Hình 4 Khai báo 1 Linked List 6
Hình 5 Code duyệt danh sách 7
Hình 6 Thêm node vào đầu danh sách 8
Hình 7 Xóa Node ở đầu 8
Hình 8 Xóa node bất kỳ không phải ở đầu 9
Hình 19 Thêm thất bại do tên ảnh sai hoặc không có ảnh đó trong file “img” 16
Hình 20 Thêm thất bại do ảnh đã tồn tại trong danh sách 16
Hình 21 Thêm thành công ảnh "messi.jpg" 16
Trang 4I Giới thiệu1.1 Lý do và động lực
Ngày nay con người có nhu cầu chụp ảnh rất nhiều , có những người trong bộ sưu tập có đến hàng trăm , hàng nghìn bức ảnh dẫn đến việc quản lý hay xem lại một ảnh nào đó rất khó khăn.Vì vậy nhóm em quyết định tạo ra ứng dụng Image Viewer giúp người dùng xem,thao tác và quản lý hình ảnh một cách dễ dàng hơn.
Ngoài ra tạo 1 Image Viewer sử dụng Linked List giúp người học xây dựng một ứng dụng thực tế , học cách áp dụng cấu trúc dữ liệu vào các ứng dụng thực tế và nâng cao kỹ năng lập trình.
1.2 Định nghĩa bài toán
Bài toán “Image Viewer using Linked List” là việc xây dựng trình xem ảnh sử dụng cấu trúc dữ liệu Linked List để quản lý danh sách các ảnh Ứng dụng sẽ có các chức năng:
Hiển thị danh sách ảnhThêm ảnh
Xóa ảnh
Tìm ảnh có nhiều lượt xem nhấtTìm ảnh chụp cùng 1 địa điểmPhân bố ảnh chụp theo năm1.3 Bảng phân công nhiệm vụ
Phân công công việc theo thời gian :
Tuần 1 : Tìm hiểu chủ đề và lên kế hoạch giải quyết bài toán Tuần 2 : Nghiên cứu và bắt đầu viết chương trình.
Tuần 3 : Hoàn thiện chương trình và chạy thử.Tuần 4 : Tổng hợp kết quả và làm báo cáo.
Trang 5II Phương pháp lựa chọn1 Danh sách liên kết đơn1.1 Con trỏ và struct
a Con trỏ
Một con trỏ (pointer) là một biến dùng để lưu trữ địa chỉ của một biến khác Biến khác ở đây có thể là một biến thông thường như biến số nguyên,biến số thực, hoặc có thể là một mảng, một hàm, và có khi cũng chính là một con trỏ khác Vì con trỏ là một biến nên nó cũng cần phải được lưu trữ ở đâu đó trong bộ nhớ; có nghĩa là bản thân biến con trỏ cũng có một địa bộ nhớ Do đó, ta có thể dùng con trỏ đề lưu địa chỉ của một con trỏ
Cú pháp khai báo con trỏ trong C, nói một cách đơn giản (nhưng không hoàn toàn chính xác), gồm 3 phần: (i) kiểu của biến khác mà con trỏ lưu trữ địa chỉ, (2) dấu * và (3) tên của con trỏ Con trỏ hàm thì khai báo hơi khác một chút, nhưng đây không phải vấn đề trọng tâm của bài viết Ví dụ, khai báo một số con trỏ:
b Struct
Struct cho phép chúng ta tập hợp một hoặc một vài kiểu dữ liêu khác nhau thành một kiểu dữ liệu mới Các kiểu dữ liệu thành phần của một struct có thể là kiểu dữ liệu sẵn có như số nguyên, số thực, con trỏ, hoặc một kiểu struct đã định nghĩa trước đó.
Trong DSLK, struct được sử dụng để khai báo một “mắt xích” của danh sách Ví dụ ta muốn khai báo một mắt xích của một danh sách liên kết các biến kiểu int thì ta có thể khai báo như sau:
Hinh 1 Khai báo 1 con trỏ
Hinh 2 Khai báo Node
Trang 6
1.3 Đặc điểm của danh sách liên kết đơn
Do danh sách liên kết đơn là một cấu trúc dữ liệu động, được tạo nên nhờ việc cấp phát động nên nó có một số đặc điểm sau đây:
Được cấp phát bộ nhớ khi chạy chương trìnhCó thể thay đổi kích thước qua việc thêm, xóa phần tửKích thước tối đa phụ thuộc vào bộ nhớ khả dụng của RAMCác phần tử được lưu trữ ngẫu nhiên (không liên tiếp) trong RAM
Hinh 1 Linked List
Hinh 2 Khai báo 1 Linked List
Trang 7Và do tính liên kết của phần tử đầu và phần tử đứng sau nó trong danh sáchliên kết đơn, nó có các đặc điểm sau:
Chỉ cần nắm được phần tử đầu và cuối là có thể quản lý được danhsách
Truy cập tới phần tử ngẫu nhiên phải duyệt từ đầu đến vị trí đóChỉ có thể tìm kiếm tuyến tính một phần tử
2 Giải thuật2.1 Duyệt danh sách
Khởi tạo từ node “p” = head rồi theo con trỏ next đến khi bằng NULL thìdừng
Hinh 3 Code duy t danh sáchệ
Trang 82.2 Thêm 1 node vào đầu danh sách
Gán next của Node mới trỏ đến Node đầu (cũ): node->next = head;Cập nhập lại giá trị head: head = node;.
2.3 Xóa 1 node khỏi danh sách theo vị tría Xóa ở đầu danh sách
Bước 1: Khai báo một con trỏ p để lưu lại địa chỉ của Node đầu tiên: Node* temp = head;
o Trường hợp ngoại lệ cần xử lý là nếu danh sách không có phần tử nào thì phải thoát trước khi thực hiện xóa.
Bước 2: cập nhập lại giá trị của head: head = head->next;
Bước 3: giải phóng vùng nhớ của Node cần xóa: delete temp;
Hinh 4 Thêm node vào đầầu danh sách
Hinh 5 Xóa Node đầầuở
Trang 9b Xóa các node còn lại
Bước 1: Khai báo một con trỏ p để lưu lại địa chỉ của Node đầu tiên: Node* temp = head;
Bước 2: Duyệt danh sách để tìm vị trí node cần xóa và node trước nó(prev)
Bước 3: cập nhập lại giá trị next của Node prev: prev->next = >next;
temp-Bước 4: giải phóng vùng nhớ của Node cần xóa: delete temp;
2.4 Tìm kiếm Node trong danh sáchTạo con trỏ temp trỏ đến node đầu.
Duyệt danh sách từ node đầu đến node cuối.nếu temp = node cần tìm thì dừng vòng lặp và trả về temp.
III Triển khai cài đặt1 Ngôn ngữ lập trình và thư viện
1.1 Ngôn ngữ lập trình C++ và các thư viện cơ bản
C++ là một ngôn ngũ lập trình đa năng , có cấp độ cao được phát triển bởi Bjarne Stroustrup vào năm 1983 Nó là một phần mở rộng của ngôn ngữ lập trình C và hỗ trợ các mô hình lập trình hương đối tượng C++ được sử dụng rộng rãi trong việc phất triển hệ điều hành, phần mềm hệ thống, trình
Hinh 6 Xóa node bầất kỳ không ph i đầầuả ở
Hinh 7 Tim kiêấm Node
Trang 10điều khiển thiết bị , trò chơi video và các uwngs dụng đòi hỏi hiệu suất cao khác.
Các thư viện cần dùng trong bài :iostream: nhập xuất dữ liệu.string: xử lý chuỗi.
vector: lưu trữ thông tin 1 ảnh.
map: phân bố ảnh theo năm với “key=năm” và “value=mảng chứa các ảnh cùng năm đó”.
fstream : lấy dữ liệu ảnh.opencv2: hiển thị ảnh.1.2 Thư viện openCV
OpenCV là một thư viện mã nguồn mở để phất triển các ứng dụng thịgiác máy tính và xử lý ảnh Thư viện này cung cấp nhiều hàm xử lý ảnhvà video , hỗ trỡ cho nhiều ngôn ngữ lập trình như C++,Python,Java vàC#.
OpenCV2 là phiên bản cũ của thư viện OpenCV, được phát hành năm2009.Các tính năng chính của openCV2 :
Trang 11Img: chứa ảnh
Hinh 8 Code hi n th nh bằầng opencvểị ả
Hinh 9 Th m c dataưụ
Hinh 10 Th m c imgưụ
Trang 12Header file: chứa các file header
struct Imagestring name - tên
string resolution - độ phân giảistring location - địa điểmstring date - thời gianint views - sô lượt xemImage() – hàm tạo rỗngImage(…) – hàm tạo có tham sốvoid showImage() – hàm hiển thị ảnhbool addImage() – hàm thêm ảnh
Struct nodeImage data – thông tin ảnh
node *next – con trỏ next
Hinh 11 T o các th vi n cầần thiêấtạưệ
Trang 13node(Image img) – Hàm khởi tạo 1 node
class ImageViewer – tạo 1 linked list với các chức năng node *head – node đầu
int count – số lượng node
ImageViewer() – hàm khởi tạo rỗngvoid add(Image img) – thêm 1 node vào đầuvoid remove(int index) – xóa 1 node theo vị trí
vector<Image*> mostViews() – tìm ảnh nhiều views nhấtvector<Image*> find(string location) – tìm ảnh theo địa điểmmap<string,vector<Image*> > filter() – phân bố ảnh theo nămvector<Image*> listImg() – lấy tất cả ảnh bỏ vào mảng
Class MENU – xử lý các chức năngImageViewer iv – khai báo 1 Linked List
vector<Image*> readfile(string fileName) – lấy ảnh từ file txtMENU() – hàm tạo để thêm ảnh từ file “ListImg.txt” vào dsach~MENU() – hàm hủy để lưu thay đổi vào file “ListImg.txt” khi đóng chương trình.
void menu() – hàm menu
void print(vector<Image*> img) – in danh sách ảnh theo yêu cầuCác hàm thực hiện chức năng từ 1 đến 6
Trang 14Source file: chứa file main.cpp đề chạy chương trình
IV Kết quả thực nghiệm1 Dữ liệu
Nhóm em đã sưu tầm được khoảng 50 bức ảnh của các cầu thủ bóng đá trên thếgiới.
ST
Trang 1518 garnacho.jpg 365dpi Argentina 12/01/2023
Trang 1640 mitoma.jpeg 300dpi Nhat Ban 15/01/2018
45 bruno fernandes.jfif 300dpi Bo Dao Nha 15/04/2023
Trang 172 Kết quả thực nghiệm
2.1 Test Menu 1: Hiển thị danh sách ảnh
2.2 Test Menu 2: Thêm nh ả
Hinh 12 Các nh có sằẵn trong th m c nhảư ụ ả
Hinh 13 File “Image.txt”
Hinh 14 File "ListImg.txt"
Hinh 15 Menu
Hinh 16 Ch c nằng 1ứ
Trang 182.3 Test Menu 3: Xóa ảnh
2.4 Test Menu 4: Tìm ảnh có lượt xem cao nhất
Hinh 17 Thêm thầất b i do nh đã tôần t iạảạtrong danh sách
Hinh 20 Ch c nằng 3ứHinh 18 Thêm thầất b i do tên nh sai ho c không có nh đó trong fleạảặả
“img”
Trang 19Như đã xem ở trên thì ảnh “gavi” và “messi” được xem nhiều nhất với views là 1.
2.5 Test Menu 5: Tìm ảnh theo địa điểm
Hinh 21 Ch c nằng 4ứ
Hinh 22 Ch c nằng 5ứ
Trang 202.6 Test Menu 6: Phân bố ảnh theo năm
2.7 Test chức năng ghi file khi đóng chương trình
Trang 21Xem ảnh và thông tin ảnhThêm ,xóa ảnh
Tìm kiếm ảnhPhân bố ảnh theo năm2 Bài học rút ra
Bài toán "Image Viewer using Linked List" giúp chúng ta hiểu thêm về cách sử dụng cấu trúc dữ liệu Linked List để lưu trữ và quản lý dữ liệu Bài toán này cũng giúp chúng ta học được cách triển khai các thao tác cơ bản trên danh sách như thêm, xóa, duyệt, tìm kiếm
Ngoài ra, bài toán cũng giúp chúng ta nhận thức được rằng việc lưu trữ và quản lý dữ liệu là một phần rất quan trọng trong lập trình Nếu khôngcó cấu trúc dữ liệu phù hợp, việc thao tác trên dữ liệu sẽ trở nên khó khăn và tốn thời gian
Cuối cùng, bài toán cũng giúp chúng ta rèn luyện kỹ năng lập trình và tưduy thuật toán, từ đó giúp chúng ta trở nên thành thạo hơn trong lập trình và giải quyết các bài toán khó hơn.
3 Những khó khắn khi học môn học này
Môn học Cấu trúc dữ liệu và Giải thuật có thể đòi hỏi nhiều nỗ lực và thời gian để học và làm quen với các khái niệm và phương pháp Một số khó khăn cụ thể khi học môn này có thể bao gồm:
Khái niệm phức tạp: Cấu trúc dữ liệu và giải thuật có nhiều khái niệm phức tạp và trừu tượng, nhưng lại là cơ sở cho nhiều ứng dụng và thuật toán phức tạp Việc hiểu rõ các khái niệm này và ứng dụng chúng vào thực tế có thể đòi hỏi nhiều thời gian và nỗ lực
Nhiều thuật toán và phương pháp: Có nhiều thuật toán và phương pháp khác nhau để giải quyết các bài toán sử dụng cấu trúc dữ liệu vàgiải thuật, việc hiểu và áp dụng chúng có thể khó khăn
Trang 22Tài liệu tham khảo
Thư viện map: https://cplusplus.com/reference/map/map/?kw=map
Thư viện vector: https://cplusplus.com/reference/vector/vector/?kw=vector
Thư viện string: https://cplusplus.com/reference/string/string/?kw=string
OpenCV: opencv-visual-c-tren-windows/