tiểu luận ứng dụng nguyên tắc phân nhỏ,nguyên tắc kết hợp giải quyết các vấn đề tin học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƢƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG  BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC TIỂU LUẬN ỨNG DỤNG NGUYÊN TẮC PHÂN NHỎ, NGUYÊN TẮC KẾT HỢP GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ TRONG TIN HỌC Giảng viên hƣớng dẫn: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm Học viên thực hiện: Phạm Thị Bích Phƣợng – Mã số: CH1001122 Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2011 MỤC LỤC PHẦN I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC I KHOA HỌC : II NGHIÊN CỨU KHOA HỌC : 2.1 Các loại hình nghiên cứu khoa học : 2.2 Các bƣớc nghiên cứu khoa học : PHẦN II : VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT I VẤN ĐỀ KHOA HỌC : 1.1 Khái niệm vấn đề khoa học: 1.2 Phân loại vấn đề khoa học : 1.3 Các tình vấn đề khoa học : 1.4 Các phƣơng pháp phát vấn đề khoa học : II PHƢƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THEO KHOA HỌC VỀ PHÁT MINH, SÁNG CHẾ 2.1 Vepol : 2.2 40 thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo : PHẦN I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC I KHOA HỌC : Khoa học hệ thống tri thức loại quy luật tự nhiên, xã hội tƣ (Pierre Auger UNESCO – PARIS) Các tiêu chí nhận biết mơn khoa học: - Có đối tƣợng nghiên cứu ? - Có hệ thống lý thuyết ? - Có hệ thống phƣơng pháp luận ? - Có mục đích sử dụng ? II NGHIÊN CỨU KHOA HỌC : Nghiên cứu khoa học nhằm đáp ứng nhu cầu nhận thức cải tạo giới Các chức nghiên cứu khoa học : - Mô tả (định hƣớng, định lƣợng) - Giải thích (nguồn gốc, thuộc tính, quan hệ) - Dự đoán - Sáng tạo (các giải pháp cải tạo giới) Các đặc điểm nghiên cứu khoa học : - Tính - Tính tin cậy - Tính thơng tin - Tính khách quan - Tính rủi ro - Tính thừa kế - Tính cá nhân - Tính phi kinh tế 2.1 Các loại hình nghiên cứu khoa học : - Nghiên cứu : - Nghiên cứu ứng dụng : - Nghiên cứu triển khai : 2.2 Các bƣớc nghiên cứu khoa học : - Xác lập vấn đề nghiên cứu : - Giai đoạn chuẩn bị nghiên cứu : - Lựa chọn nghiên cứu thông tin : - Xây dựng giả thuyết, lựa chọn phƣơng pháp lập kế hoạch : - Hoàn tất nghiên cứu : - Viết báo cáo hồn tất cơng trình : - Giai đoạn kết thúc : PHẦN II : VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT I VẤN ĐỀ KHOA HỌC : 1.1 Khái niệm vấn đề khoa học : Vấn đề khoa học (scientific problem) đƣợc gọi vấn đề nghiên cứu (research problem) câu hỏi nghiên cứu câu hỏi đƣợc đặt ngƣời nghiên cứu đứng trƣớc mâu thuẫn tính hạn chế tri thức khoa học hiên có với u cầu phát triển tri thức trình độ cao 1.2 Phân loại vấn đề khoa học : Nghiên cứu khoa học tồn hai vấn đề : - Vấn đề chất vật tìm kiếm - Vấn đề phƣơng pháp nghiên cứu để làm sáng tỏ lý thuyết thực tiễn nhƣ vấn đề thuộc lớp thứ 1.3 Các tình vấn đề khoa học : Có ba tình : - Có vấn đề - Khơng có vấn đề - Giả vấn đề : khơng có vấn đề khơng có nghiên cứu, nảy sinh vấn đề khác nghiên cứu theo hƣớng khác 1.4 Các phƣơng pháp phát vấn đề khoa học : Có sáu phƣơng pháp : - Tìm kẻ hở, phát vấn đề - Tìm bất đồng - Nghĩ ngƣợc lại quan niệm thông thƣờng - Quan sát vƣớng mắc thực tiễn - Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn - Cảm hứng : câu hỏi xuất quan sát kiện II PHƢƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THEO KHOA HỌC VỀ PHÁT MINH, SÁNG CHẾ 2.1 Vepol : Bất hệ thống kỹ thuật phải có hai thành phần vật chất tác động tƣơng hỗ loại trƣờng hay lƣợng Từ có thuật ngữ tam giác kỹ thuật gọi tam giác Vepol Vepol mơ hình hệ thống kỹ thuật Vepol đƣợc quy ƣớc đƣa cốt để phản ánh tính chất vật chất hệ thống nhƣng chủ yếu với toán cho Có phƣơng pháp : - Dựng Vepol đầy đủ - Chuyển sang Fepol - Phá Vepol - Xích Vepol - Liên trƣờng 2.2 40 thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo : Ðể khắc phục nhƣợc điểm phƣơng pháp thử sai, thời kỳ phát triển ban đầu khoa học sáng tạo, ngƣời ta cố gắng sƣu tầm, thu thập kinh nghiệm riêng, mẹo vặt gọi chung thủ thuật suy nghĩ, nhằm mục đích giảm bớt số lƣợng rút ngắn thời gian lựa chọn phƣơng án thử Thủ thuật thao tác tƣ đơn lẻ nhƣ đặc biệt hóa tốn, phân nhỏ đối tƣợng, làm ngƣợc lại,… dựa việc phân tích hàng trăm ngàn sáng chế nhiều ngành khác nhau, Atshuler tìm đƣợc 40 thủ thuật bản, cịn đƣợc gọi thủ thuật khắc phục mậu thuẫn Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, số lƣợng thủ thuật tăng thêm thân thủ thuật đƣợc cụ thể hóa cho phù hợp với nhiều chuyên ngành Sau 40 thủ thuật sáng tạo : 2.2.1 Nguyên lý phân nhỏ : Mọi đối tƣợng chia làm phần nhỏ Thí dụ (chia phút, giây), phân tử ( nguyên tử, nơ tron ), Thủ thuật lợi dụng tính chất chia nhỏ đối tƣợng, để giải vấn đề, sử dụng lợi ích việc phân nhỏ mà trạng thái bình thƣờng đối tƣợng khơng có Thí dụ: cơng việc khó làm, phân nhỏ cho nhiều ngƣời làm, làm lần phần nhỏ Khơng nhấc vật nặng 10 Thế nhƣng 10 khối lƣợng bình thƣờng cơng nhân bốc vác phải nhấc ngày Nguyên tắc phân nhỏ thƣờng áp dụng trƣờng hợp gặp vấn đề lớn, phức tạp không đủ nguồn lực đề giải quyết, xử lý lần Một câu hỏi đặt làm để ăn hết voi vào bụng, câu trả lời chia nhỏ voi thành nhiều phần ăn phần Khi gặp vấn đề rắc rối, nan giải chia nhỏ vấn đề thành nhiều phần giải phần Nguyên tắc có số thủ thuật nhƣ sau : a Chia đối tƣợng thành phần độc lập - Thí dụ : Chia tàu hoả thành toa ngắn để di chuyển đƣợc đƣờng cong Việc chia thành toa ngắn giải đƣợc vấn đề ( di chuyển đƣờng cong) mà tàu hoả có toa dài không làm đƣợc - Thuỷ tinh chất dẫn ánh sáng tốt, nhƣng cứng giòn Để giải quyết, ngƣời ta chia thuỷ tinh thành sợi nhỏ (1/100mm) Kết thuỷ tinh uống cong đƣợc, mà truyền ánh sáng tốt - Phân nhỏ không giúp giải vấn đề, mà làm xuất thêm tính chất đối tƣợng - Thí dụ : Nƣớc chất dập lửa Nhƣng phun nƣớc dạng hạt cực nhỏ vào buồng động đốt trong, lại làm lửa cháy tốt hơn, nhờ hiệu suất động tăng lên b Làm đối tƣợng trở nên tháo lắp đƣợc Đây trƣờng hợp phân nhỏ, mà phần phân nhỏ kết hợp lại đƣợc, tách dễ dàng tuỳ theo yêu cầu Thí dụ : simcard điện thoại tháo lắp đƣợc Nhờ thế, ta cần mang simcard khơng thể mang máy theo Các nhà máy thƣờng có lực lƣợng nhân cơng làm theo thời vụ Khi có nhu cầu, lực lƣợng "lắp" vào, không cần, "tách" mà khơng gây tổn hại cho nhà máy c Tăng mức độ phân nhỏ đối tƣợng Đây trƣờng hợp đặc biệt Nếu đối tƣợng đƣợc phân nhỏ rồi, mà chƣa đạt đƣợc kết mong muốn, thử phân nhỏ Trong thí dụ sợi thuỷ tinh Nếu kích thƣớc 1/100 mm, thuỷ tinh khơng uống cong đƣợc, thử phân nhỏ Trong kinh doanh, nhà cung cấp gạo trƣớc đóng bao 50 Kg Nhƣng mà số ngƣời sống nhà cao tầng tăng lên, ngƣời ta đóng bao 10 kg, kg, kg để tiện mang vác Các thí dụ ứng dụng nguyên tắc phân nhỏ tin học : - Để hoàn thành việc viết phần mềm nhanh hơn, chia nhỏ phần mềm thành nhiều modun nhỏ để dễ dàng xử lý, phân công cho nhiều ngƣời làm, công việc dễ dàng hơn, phần mềm hoàn thành nhanh - Thuật tốn tìm kiếm nhị phân, chia dãy làm đơi tìm kiếm nửa dãy, tiếp tục chia nửa dãy làm đơi tìm kết - Thuật toán quick sort: Chọn phần tử x dãy cần xếp, dãy đƣợc chia thành hai dãy con, dãy bao gồm phần tử nhỏ x, dãy lại gồm phần tử lớn x Tiếp tục thực tƣơng tự cho dãy (sử dụng đệ quy) tất dãy có thứ tự Việc lựa chọn phần tử phần tử x dãy xét tùy thuộc vào ngƣời lập trình, ta lấy phần tử x đƣợc chọn phần tử nằm vị trí dãy Ý tƣởng thuật tốn chia dãy cần xếp thành ba dãy : + Dãy bên trái gồm phần tử nhỏ x (x phần tử dãy) + Dãy gồm phần tử x + Dãy bên phải gồm phần tử lơn x Sau ta lại tiếp tục chia dãy bên trái bên phải thành ba dãy dãy cần chia có phần tử Giả sử ta cần xếp dãy sau: 0123456 [1395872] Ta chọn phần tử để so sánh phần tử (0+6)/2= phần tử thứ x=5 Sau phân hoạch, ta có dãy nhƣ sau : [1 2] [5] [8 9] Ta lại tiếp tục phân hoạch dãy bên trái : 012 [132] Chọn phần tử để so sánh phần tử (0+2)=phần tử thứ y=3 Sau phân hoạch ta có dãy : [123] Tƣơng tự cho dãy [ ], ta có dãy [ ] Sau trình phân hoạch kết thúc, ta có dãy [ ] đƣợc xếp Cài đặt thuật toán Quick Sort C/C++ : void QuickSort (int a[], int left, int right) { int i, j, x; i=left; j=right; x=a[(left+right)/2]; do{ while (a[i]x) j ; if(i