Chương 6 các kiểu dữ liệu

Chương 6 :các kiểu dữ liệu I. Kiểu dữ liệu mảng  Mảng là tập hợp các biến cùng tên, cùng kiểu dữ liệu nhưng khác chỉ số, xác định đựa vào phần tử đầu tiên  Một số vấn đề cần quan tâm khi làm việc với kiểu dữ liệu mãng i. Các kiểu dữ liệu của chỉ mục ii. Có kiểm tra miền giá trị của chỉ mục không iii. Có bao nhiêu chiều trong mảng iv. Khi nào cấp pháp vùng nhớ cho mảng v. Có thể cấp phát giá trị ban đầu cho mảng vi. Tách một phần của mãng 1. Các loại mảng  Mảng tĩnh(Static array) : kích thước của nó được xác định tại thời điểm biên dịch và được cấp phát tại thời điểm load ứng dụng vào vùng nhớ data segments,và địa chỉ không đổi trong suốt thời gian thực thi của chương trình  Ưu điểm : o Truy xuất trực tiếp  Fixed stack-dynamic array :mảng được cấp phát động trên ngăn xếp nhưng kích thước cố định, đây là loại mảng khai báo cục bộ trong chương trình con,cấp pháp tại thời điểm thực thi câu lệnh khai báo o Ưu điểm :sử dụng tối ưu ô nhớ Stack-dynamic array:mảng có kích thước động, được lưu trữ trong ngăn xếp:mảng được khai báo trong chương trình con và kích thước sẽ tự động cấp phát tại thời điểm thực thi chương trình o ví dụ trong ngô ngử Ada procedure foo (size: integer) is M: array (1 size, 1 size) of real begin … end foo; o Khi biên dịch hệ thống sẽ cấp cho thủ tục foo một con trỏ dùng để trỏ đến ô nhớ chứa mảng M o Khi thực thi hệ thống sẽ cấp pháp cho mảng M một vùng nhớ còn khả dụng trên ngăn xếp ứng với kích thước của nó và con trỏ sẽ trỏ tới ô nhớ này  Fixed heap-dynamic array( Loại mảng có kích thước động được cấp phát trên vùng nhớ Heap), nhưng sau khi cấp phát thì vị trí của nó sẽ cố định trên vùng nhớ Heap o Vùng nhớ sẽ được cấp phát khi có yêu cầu bằng các lệnh cấp phát như malloc hay alloc trong c và vùng nhớ được cấp phát trong Head  Heap-dynamic array: có kích thước động được cấp phát trên Head nhưng kích thước và địa chỉ của mảng có thể thay đổi nhiều lần trong chương trình o Ví dụ @alpha = ("a" "z"); push(@array, <element>); pop(@array); 2. Khởi tạo giá trị ban đầu cho mảng  Trong khi khai báo biến mảng ta có thể khởi tạo giá trị ban đầu cho mảng(khác với gán giá trị :gán là lệnh gán giá trị cho biến nhưng không nằm ở dòng khai báo (biến có kiểu static trong chương trình con lệnh khởi tạo chỉ thực hiện một lần khi chương trình con được gọi lần đầu tiên, có lệnh gán sẽ được thực hiện khi chương trình con được gọi) int list[] = {4, 5, 7, 83} 3. Mảng răng cưa  Là mảng nhiều chiều (2 chiều) nhưng có số phần tử của các dòng không bằng nhau  Hướng tiếp cận là xem mảng hai chiều là một mảng một chiều mà mỗi phần tử của nó là một mảng một chiều  Ưu điểm :tiết kiệm không gian vùng nhớ Ví dụ : 4. Slices:  là một phần của mảng, và giúp truy xuất vào một thành phần của mảng như là một đơn vị duy nhất  chỉ xuất hiện trong các ngôn ngữ có các toán tử thao tác trên mảng  ví dụ 5. Thực thi mảng  Ta có thể truy xuất từng phần tử của mảng thông qua chỉ mục của nó  Nhưng thực chất để truy xuất đến từng phần tử thông qua chỉ mục, trình biên dịch phải sử dụng hàm truy xuất (Access function) để tính toán từ chỉ mục tính ra địa chỉ lưu trữ của phần tử trong bộ nhớ  Ví dụ Int a[5];khai báo mảng số nguyên a có 5 phần tử mỗi phần tử chiếm 4 byte trong bộ nhớ A[2]=7; Hàm Access function tính toán địa chỉ như sau :dia chỉ của con trỏ a+2*sizeof(int)=7  Mảng một chiều được cấp phát một vùng nhớ liên tục trong bộ nhớ, hàm Access function là f =địa chỉ mang+Index*sizeof(kiểu dữ liệu)  Đối với ngôn ngữ hỗ trợ mảng nhiều chiều :hàm truy xuất sẽ ánh xạ từ mảng nhiều chiều thành mảng một chiều vì địa chỉ bộ nhớ là tuyến tính  Hầu hết các ngôn ngữ lập trình Thứ tự của mảng hai chiều là thứ tự theo dòng, riêng fortran thứ tự theo cột  Thứ tự tổ chức lưu trữ của mảng nhiều chiều sẽ ảnh hướng rất qua trọng đối với tốc độ xử lý của chương trình trong trường hợp truy xuất mảng có dữ liệu lớn o CPU làm việc với dữ liệu lưu trữ trên Cache o Nếu dữ liệu CPU cần xử lý chưa có trên Cache thì hệ thống sẽ đọc dữ liệu từ ram vào Cache, mỗi lần đọc có thể 32 bit hay 64 bit hay một giá trị khác tùy vào hệ thống o Nếu dữ liệu của mảng lớn thì sẽ có nhiều lần hệ thống đọc dữ liệu từ ram đưa vào Cache (tốn nhiều thời gian) o Nếu trong quá trình xữ lý ta xử lý các phần tử không liên tục , thì hệ thống phải đọc dữ liệu từ ram đưa vào Cache nhiều lần o Để chương trình xử lý nhanh ta phải biết thứ tự tổ chức lưu trữ của mảng để có những xử lý thích hợp  Tổ chức lưu trữ dữ liệu mảng của trình biên dịch Ví dụ để truy xuất đến phần tử ở dòng I, cột j  Nếu mảng một chiều để truy xuất đến phần tử thứ k trong mảng ta hàm truy cập sẽ tính địa chỉ của phần tử k theo công thức address(a[k]) = address(a[lower_bound]) + ((k - lower_bound) * element_size)  Nếu mảng 2 chiều theo thứ tự dòng hàm truy xuất tính địa chỉ của phần tử dòng I cột j theo công thức address(a[i,j]) = address(a[row_lb, col_lb])+ ((i-row_lb)*N + (j- col_lb)) * element_size với N là số cột  Nếu mảng 2 chiều theo thứ tự cột hàm truy xuất tính địa chỉ của phần tử dòng I cột j theo công thức address(a[i,j]) = address(a[row_lb, col_lb])+ ((j-col_lb)*M + (i- row_lb)) * element_size với M là số dòng 6. Mảng liên hợp :  Là một mảng không có thứ tự, các phần tử của mảng được truy xuất thông qua khóa  Mỗi phần tử của mảng liên hợp bao gồm hai thành phần <Key,Value>  Một số vấn đề gặp phải khi thiết kế mảng liên hợp o Cách thức tham chiếu đến một phần tử của mảng o Kích thước của mảng liên hợp là tĩnh hay động  Trong ngôn ngữ C++ mảng liên hợp được gọi là HashTable  Kích thước của HashTable là động o HashTable danhsach=new HashTable(); o danhsach.Add(“apple”,”Trai tao”); o danhsach[“orange”]=“Trai cam”; 7. Bảng Ghi(Record)  Là một tập một tập hợp bao gồm nhiều thành phần mỗi thành phần có tên và kiểu dữ liệu khác nhau  Các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế o Cách thức tham chiếu đến từng thành phần trong bảng ghi o Có thể tham chiếu giản lược không  Khi khai báo một thành phần(một biến) có 1 kiểu dữ liệu a, biến này sẽ được cấp phát ô nhớ có địa chỉ phải chia hết cho kích thước của kiểu dư liệu a(nguyên tắc dóng hàng)  Ví dụ Struct NhanVien { Char Manv[2]; Int Tuoi;//int chiem 4 byte Float Hsluong;//float chiếm 4 bite } Nhanvien a; Khi đó hệ thống sẽ cấp cho biến a Manv tuoi HSL Biến a chiếm 12 byte Khi khai báo một mảng gồm n phần tử của a thì địa chỉ của mỗi phần tử a phải chia hết cho 12 Struct NhanVien { Int Tuoi;//int chiem 4 byte Float Hsluong;//float chiếm 4 bite Char Manv[2]; } Nhanvien a; Khi đó hệ thống sẽ cấp cho biến a Tuổi HSluong Tuổi Biến a chiếm 10 byte Khi khai báo một mảng gồm n phần tử của a thì địa chỉ của mỗi phần tử a phải chia hết cho 10 8. Kiểu Union(kiểu hội)  Cùng một vùng nhớ nhưng có thể chứa nhiều kiểu dữ liệu khác nhau trong từng thời điểm khác nhau=> tiết kiệm bộ nhớ => không an toàn nếu không kiểm tra kiểu  Vấn đề o Có nên kiểm tra kiểu dữ liệu hay không o Có cho phép định nghĩa kiễu hội trong bảng ghi không  Để kiểm tra kiểu của kiểu hội, khi khai báo phải khai báo bộ chỉ định kiểu( tag hoặc discriminant)  bộ chỉ định kiểu sẽ cho biết tại một thời điểm kiễu dữ liệu lưu trong union là gì  ví dụ trong pascal khai báo bảng ghi có sử dụng bộ chỉ định kiểu như sau : type rec_var = record tag : Boolean of true : (blint : integer); false : (blreal : real); end;  vấn đề của ngôn ngữ pascal là kiểm tra kiểu không hiệu quả  ví dụ var x: rec_var; y: real; x.tag := true; { it is an integer } x.blint := 47; { ok } x.tag := false; { it is a real } y := x.blreal; { assigns an integer to real}  trong ngôn ngữ Ada việc kiểm tra kiểu union chặt chẽ hơn [...]... *p=*p1-*p2  *p=*p+5 o Cho phép con trỏ có thể trỏ đến kiểu khác thông qua lệnh ép kiểu Được dùng để truyền tham số trong chương trình con  Con trỏ trong ngôn ngữ Fortran 95 o Bị con trỏ treo o Truy xuất không tường minh o Ví dụ o  Kiểu tham chiếu o Là một trường hợp đặt biệt của kiểu con trỏ o Java chỉ hỗ trợ kiểu tham chiếu  Thực thi con trỏ Hầu hết các máy tính biểu diễn con trỏ bằng một giá trị đơn... sống của biến con trỏ o Thời gian sống của bộ nhớ Head o Có hạn chế kiểu dữ liệu mà con trỏ mà con trỏ có thể trỏ đến hay không Con trỏ dùng quản lý bộ nhớ động (truy xuất trực tiếp) hay bộ nhớ truy xuất gián tiếp hay cả hai o Hỗ trợ kiểu con trỏ hay kiểu tham chiếu hay cả hai o Ví dụ :a=*p(lấy giá tri của ô nhớ gán cho a(reference))  Các toán tử trên con trỏ\ o Phép gán : dùng để gán giá trị địa chỉ...9 Kiểu tập hợp(Type)      Là tập hợp các giá trị được định nghĩa sẳn Chỉ có pascal hỗ trợ Số giá trị tối đa . Chương 6 :các kiểu dữ liệu I. Kiểu dữ liệu mảng  Mảng là tập hợp các biến cùng tên, cùng kiểu dữ liệu nhưng khác chỉ số, xác định đựa vào phần. lý của chương trình trong trường hợp truy xuất mảng có dữ liệu lớn o CPU làm việc với dữ liệu lưu trữ trên Cache o Nếu dữ liệu CPU cần xử lý chưa có trên Cache thì hệ thống sẽ đọc dữ liệu từ. giữa định thức và dữ liệu  Ví dụ nếu trong pascal ta gán dữ liệu của định thức là real nhưng truy xuất dữ liệu int, trong ada thì không thể  Cách thức truy xuất của Union 9. Kiểu tập hợp(Type)