Slide bài giảng Cấu trúc dữ liệu

Slide bài giảng Cấu trúc dữ liệu: Chương 1: Giới thiệu tổng quan về Cấu trúc dữ liệu Chương 2: Các giải thuật tìm kiếm và sắp thứ tự

CẤU TRÚC DỮ LIỆU 1

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT

Chương 1 : Giới thiệu tổng quan

về Cấu trúc dữ liệu

1.1.Giới thiệu 1.2.Cấu trúc dữ liệu cơ bản

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT

Chương 2 : Các giải thuật tìm

kiếm và sắp thứ tự

2.1.Giới thiệu chung

2.2.Các giải thuật tìm kiếm 2.3.Các giải thuật sắp thứ tự

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT

Chương 3 : Danh sách đặc(mảng)

3.1.Định nghĩa 3.2.Các phép toán trên mảng 3.3.Ưu điểm và khuyết điểm của mảng

3.4.Stack và Queue

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT

Chương 4 : Danh sách liên kết

4.1.Định nghĩa

4.2.Các phép toán trên danh sách liên kết

4.3.Danh sách liên kết kiểu FIFO và

LIFO

4.4.Một số ứng dụng của danh sách liên kết

4.5.Stack và Queue

4.6.Sắp thứ tự trên danh sách liên kết

4.7.Danh sách đa liên kết

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT

Chương 5 : Cấu trúc cây

5.1.Cây nhị phân tìm kiếm5.2.Cây cân bằng

CÁC TÍNH ĐIỂM

- Bài tập lớn miễn thi

- Điểm thi cuối môn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 N.Wirth , Algorithms + Data Structure = Programs

CHƯƠNG 1

□ Vai trò của cấu trúc dữ liệu

CTDL + Thuật toán = Chương trình

(Data Structures + Algorithms = Program)

Các cấu trúc dữ liệu đơn giản

Ví dụ

Xây dựng một cấu trúc dữ liệu lưu trữ cho chương trình: Nhập vào toạ độ của 3 điểm của một tam giác và một điểm P, xác định điểm

P nằm trong hay ngoài tam giác

typedef struct TAMGIÁC

Chương 2

Sắp xếp và tìm kiếm

Tìm kiếm

- Tìm kiếm tuần tự

- Tìm kiếm nhị phân

Sắp xếp

1 Thuật toán sắp xếp nội

+ Sắp xếp chọn trực tiếp (Selection sort)

+ Sắp xếp chèn trực tiếp (Insertion Sort) + Sắp xếp nổi bọt (Bubble Sort)

+ Shake sort (cải tiến của Bubble Sort) + Sắp xếp trộn (Merge Sort)

Tìm kiếm

- Tìm kiếm tuần tự

- Tìm kiếm nhị phân

Tìm kiếm tuần tự

Ý tưởng:

- Nếu tìm thấy thì dừng

Ngược lại, nếu duyệt đến cuối

mảng thì cho kết quả không tìm thấy

Thuật toán

Bước 2: Nếu a[i] == x thì dừng chương

trình, xuất kết quả tìm thấy

Tăng i lên một đơn vịBước 4: Lặp lại bước 2 và 3 đến khi i >= n thì

qua bước 5

Cài đặt

Input:

a: mảngn: số phần tử mảngx: phần tử cần tìmOutput:

i : vị trí x trong mảng-1: nếu không tìm thấy x

int Sequence_Search(int a[],int n, int x) {

Độ phức tạp

Độ phức tạp là của phép tìm kiếm tuần tự là : O(n)

Bài tập

Tìm vị trí của giá trị x = 1

Thuật toán

Bước 2: m = (L + R) /2

Bước 4: Nếu a[m] < x thì tăng L lên m+ 1Bước 5: Ngược lại giảm R xuống m- 1

Bước 6: Lặp lại bước 2, 3,4,5,

cho đến khi L > R thì qua bước 7

int Binary_Search (int a[], int n, int x)

}

Độ phức tạp

Độ phức tạp là của phép tìm kiếm nhị phân là : O(log2n)

Sắp xếp

Sắp xếp chọn trực tiếp

Ví dụ

Sắp xếp một hàng ngang 7

em sinh viên theo thứ tự

tăng dần theo chiều cao

Nêu ý tưởng (sx tăng)

Từ một mảng n phần tử

- Chọn phần tử nhỏ nhất , đổi chổ với phần tử thứ nhất

- Từ n – 1 phần tử còn lại, ta cũng chọn phần tử nhỏ nhất và đổi chổ với phần tử thứ 2

- Cứ tiếp tục như vậy cho đến hết mảng

if x[min]>x[j] then min = j

t = x[i]

x[i] = x[min]

x[min] = t }

}

Cài đặt

□ Mời một bạn lên bảng viết lại chương trình sắp xếp theo giải thuật chọn trực tiếp

(selection sort) bằng ngôn ngữ C++

□ Các bạn lớp tự viết vào giấy nháp rồi so

sánh với bạn

Bài tập Selection sort

□ Sắp xếp theo thứ tự giảm dần mảng sau:

Sắp xếp

Sắp xếp chèn trực tiếp

(Insertion Sort)

Nêu ý tưởng (sx tăng)

Từ một mảng n phần tử

- Chọn phần tử đầu tiên coi như là một mảng mới có 1 ptử đã có thứ tự

- Chèn phần tử thứ 2 vào vị trí thích hợp của mảng mới để có 1 mảng 2 ptử

đã có thứ tự.

- Chèn phần tử thứ 3 vào vị trí thích hợp của mảng mới.

- Cứ tiếp tục như vậy cho đến hết Khi

đó ta có được một mảng đã có thứ tự

Mã giảHàm InsertionSort()

Cài đặt

□ Mời một bạn lên bảng viết lại chương trình sắp xếp theo giải thuật chọn chèn trực tiếp

(Insertion Sort) bằng ngôn ngữ C++

□ Các bạn lớp tự viết vào giấy nháp rồi so

sánh với bạn

Bài tập Insertion Sort

□ Sắp xếp theo thứ tự giảm dần mảng sau:

Sắp xếp

Sắp xếp nổi bọt (Bubble Sort)

Nêu ý tưởng (sx tăng)

Từ một mảng n phần tử

- Xét từ cặp phần tử từ cuối danh sách lên đầu mảng, và đổi chổ chúng với nhau để phần tử luôn nhỏ đứng trước (vật nhẹ luôn được nổi lên trên)

- Lặp lại cho đến khi không còn việc đổi chổ 2 phần tử nữa, khi đó ta sẽ được mảng có thứ tự

t = a[j]

a[j] = a[j-1]

a[j-1] = t }

}

Kiểm tra phần tử

nhỏ có được nổi

lên chưa

Cài đặt

□ Mời một bạn lên bảng viết lại chương trình sắp xếp theo giải thuật chọn chèn trực tiếp

(Bubble Sort) bằng ngôn ngữ C++

□ Các bạn lớp tự viết vào giấy nháp rồi so

sánh với bạn

Nhận xét Bubble Sort

□ Những phần tử nhỏ sau mỗi lần duyệt đều

sẽ di chuyển đến đúng vị trí của nó, trong khi các phần tử lớn nhất chỉ được hạ 1

Bài tập Bubble Sort

□ Sắp xếp theo thứ tự giảm dần mảng sau:

Sắp xếp

Sắp xếp Shake Sort

( Cải tiến của Bubble Sort )

Nêu ý tưởng (sx tăng)

Trong mỗi lần duyệt, ta chia 2 hướng ngược nhau:

- Chiều đi: Duyệt danh sách từ dưới lên, đẩy phần tử có giá trị nhỏ về đầu danh sách

- Chiều về: Duyệt danh sách từ trên xuống, đẩy phần tử có giá trị lớn về cuối danh sách

*Lưu ý: sau mỗi lần duyệt thì ta lưu lại những vị trí đã đúng thứ tự, để các lần duyệt sau được thu hẹp lại, tránh những phép so sánh không cần thiết

Mã giả

ShakeSort()

{

top = 1 ; //Đầu danh sách

bottom = n - 1; //Cuối danh sách

top = k+1

//Lượt về

for i = top to bottom

if a[ i – 1 ]> a [ i ] {

bottom = k - 1 }

while (top <= bottom) }

Cài đặt

□ Mời một bạn lên bảng viết lại chương trình sắp xếp theo giải thuật chọn chèn trực tiếp

□ Các bạn lớp tự viết vào giấy nháp rồi so

sánh với bạn

Bài tập Shake Sort

□ Sắp xếp theo thứ tự giảm dần mảng sau:

□ 4 2 1 10 6 8 4

Sắp xếp

Sắp xếp Trộn

( MergeSort )

Nêu ý tưởng (sx tăng)

Trong mỗi lần duyệt, ta chia 2 hướng ngược nhau:

- Chiều đi: Duyệt danh sách từ dưới lên, đẩy phần tử có giá trị nhỏ về đầu danh sách

- Chiều về: Duyệt danh sách từ trên xuống, đẩy phần tử có giá trị lớn về cuối danh sách

*Lưu ý: sau mỗi lần duyệt thì ta lưu lại những vị trí đã đúng thứ tự, để các lần duyệt sau được thu hẹp lại, tránh những phép so sánh không cần thiết

Mã giả

ShakeSort()

{

top = 1 ; //Đầu danh sách

bottom = n - 1; //Cuối danh sách

top = k+1

//Lượt về

for i = top to bottom

if a[ i – 1 ]> a [ i ] {

bottom = k - 1 }

while (top <= bottom) }

Cài đặt

□ Mời một bạn lên bảng viết lại chương trình sắp xếp theo giải thuật chọn chèn trực tiếp

□ Các bạn lớp tự viết vào giấy nháp rồi so

sánh với bạn

Bài tập Shake Sort

□ Sắp xếp theo thứ tự giảm dần mảng sau:

□ 4 2 1 10 6 8 4

Chương 3

Danh sách đặc

(mảng)

Định nghĩa mảng

Là một danh sách mà

cách phần tử được sắp xếp kế nhau trong bộ

nhớ

Cách khai báo mảng

mảng 1 chiều: int a[10]

mảng 2 chiều: int a[10][10]

C++:

Kiểu_dữ_liệu tên_mảng[spt][spt]…;

Chèn một pt vào mảng

Giải thuật:

+ Khi thêm một phần tử x vào vị trí

i (0<=i<n) thì các phần tử từ a[i] đến a[n-1] được di chuyển ra

phía sau một vị trí

+ Gán a[i] = x

+ Tăng spt lên một đơn vị

Cài đặtvoid Chèn()

for (int i=n-1 ; i>=k ; i ) a[i+1] = a[ i]

a[k] = x;

n++;

}

Xoá một phần tử của

mảng

Giải thuật:

+ Khi xoá phần tử i, các phần

tử từ a[i+1] đến a[n-1] được

di chuyển ra phía trước một vị trí

+ giảm spt đi một đơn vị

Cài đặtvoid Xoá_1_pt()