Đề tài tìm hiểu ngôn ngữ lập trình c và ứng dụng cài dặt thuật toán sắp xếp chọn và sắp xếp chèn

Đề tài tìm hiểu ngôn ngữ lập trình c và ứng dụng cài đặt thuật toán sắp xếp chọn và sắp xếp chèn 1.2 Công cụ lập trình C1.1.2Lịch sử hình thànhNgôn ngữ C do Brain W.Kemighan và Dennis M.Ritchie phát triển và đầu những năm 70 tại phòng thí nghiệm BELL (thuộc công ty viễn thông ATT của Hoa Kỳ) với mục đích ban đầu để phát triển hệ điều hành UNIX. Song nhờ tính ưu việt và mềm dẻo nên nó đã được giới tin học nhanh chóng chấp nhận là một ngôn ngữ chính thống nhà nghề.Đến năm 1978, bản in đầu tiên về ngôn ngữ C đã được in thành sách “The programming language” do Kermighan và Richie viết. C cũng mau chóng được Viện tiêu chuẩn hóa của Mỹ (ANSI: American National Standard Institute) làm iêu chuẩn với tên gọi “ANSI C” và năm 1983. Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế ISO (Internet Standard Ogranization) cũng xây dựng chuẩn cho C.Phần lớn các ý tưởng quan trọng nhất của C xuất phát từ một ngôn ngữ cũ hơn có tên là BCPL do Martin Richards nghiên cứu ảnh hưởng của BCPL lên C gián tiếp qua ngôn ngữ B, do Ken Thompson viết năm 1970 cho hệ UNIX chạy trên họ máy tính PDP7.Ngoài việc C được dùng để viết hệ điều hành UNIX (hiện nay trên 90% chương trình nguồn của các hệ điều hành UNIX được viết bằng C, chưa đầy 10% bằng hợp ngữ), người ta nhanh chóng nhận ra sức mạnh của C trong việc xử lí các vấn đề hiện đại của tin học: xử lí số, văn bản, cơ sở dữ liệu, lập trình hướnh đối tượng. Thực tế C đã tổ hợp được các thành tựu tiên tiến của tin học và đã trở thành một chuẩn mực mặc nhiên.Liên quan đến sự hình thành và phát triển của ngôn ngữ, có một số sự kiện đánh quan tâm sau: Năm 1978 cuốn giáo trình dạy lập trình bằng ngôn ngữ C với tên “The C programming language” do chính hai tác giả của ngôn ngữ Brain W.Kemighan và Dennism M.Ritchie biên soạn đã được xuất bản và được phổ biến rộng rãi. Năm 1983, một tiểu ban của viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ (ANSI được thành lập nhằm đề xuất ra một chuẩn cho ngôn ngữ. Năm 1988, chuẩn ANSI C chính thức được ban hành. Chuẩn này bao gồm các mô tả về ngôn ngữ theo KR và quy định các thư viện chuẩn của ngôn ngữ C, nhờ đó tăng tính khả chuyển của ngôn ngữ viết bằng C.Trong thế giới PC, có các hệ chương trình dịch C nổi tiếng như là: Turbo C, Borland C của Borland Inc.MSC, VC của Microsoft Corp.Lattice C của Lattice.Sự phát triển của ngôn ngữ lập trình trong những năm 80 đã đưa đến phong cách lập trình hướng đối tượng mà một trong những ngôn ngữ rất được ưa dùng là C++, bổ sung mới các yếu tố hướng đối tượng vào ngôn ngữ C. 1.2.2 Đặc điểm của ngôn ngữ lập trình CNgôn ngữ C có những đặc điểm cơ bản sau: Tính cô đọng (compact): C chỉ có 32 từ khóa chuẩn và 40 toán tử chuẩn, nhưng hầu hết đều được biểu diễn bằng những chuỗi ký tự ngắn gọn. Tính cấu trúc (structured): C có một tập hợp những chỉ thị của lập trình như cấu trúc lựa chọn, lặp… Từ đó các chương trình viết bằng C được tổ chức rõ ràng, dễ hiểu. Tính tương thích (compatible): C có bộ tiền xử lý và một thư viện chuẩn vô cùng phong phú nên khi chuyển từ máy tính này sang máy tính khác các chương trình viết bằng C vẫn hoàn toàn tương thích. Tính linh động (flexible): C là một ngôn ngữ rất uyển chuyển và cú pháp, chấp nhận nhiều cách thể hiện, có thể thu gọn kích thước của các mã lệnh làm chương trình chạy nhanh hơn. Biên dịch (compile): C cho phép biên dịch nhiều tập tin chương trình riêng rẽ thành các tập tin đối tượng (object) và liên kết (link) các đối tượng đó lại với nhau thành một chương trình có thể thực thi được (executable) thống nhất.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ SỞ

ĐỀ TÀI:

TÌM HIỂU VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C VÀ ỨNG DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C CÀI ĐẶT THUẬT TOÁN

SẮP XẾP CHỌN VÀ SẮP XẾP CHÈN

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Lớp:

Thái Nguyên, tháng 5 năm 2010

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT, CÔNG CỤ LẬP TRÌNH C 5

1.1 Cơ sở lí thuyết về thuật toán 5

1.1.1 Khái niệm thuật toán 5

1.1.2 Biểu diễn thuật toán 6

1.1.3 Các tính chất của thuật toán 10

1.1.4 Độ phức tạp của thuật toán 12

1.2 Công cụ lập trình C 13

1.1.2 Lịch sử hình thành 13

1.2.2 Đặc điểm của ngôn ngữ lập trình C 14

1.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của ngôn ngữ lập trình C 15

1.2.4 Các cặp lệnh sử lí 16

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU THUẬT TOÁN SẮP XẾP CHÈN VÀ SẮP XẾP CHỌN21 2.1 Giới thiệu thuật toán sắp xếp 21

2.1.1 Định nghĩa thuật toán sắp xếp 21

2.1.2 Phân loại thuật toán sắp xếp 21

2.1.3 Một số thuật toán sắp xếp cơ bản 21

2.2 Thuật toán sắp xếp chèn 24

2.2.1 Bài toán 24

2.2.2 Ý tưởng 24

2.2.3 Các bước thực hiện: 25

2.2.4 Lưu đồ thuật toán 26

2.2.5 Ví dụ 27

2.2.6 Đánh giá thuật toán 27

2.3 Thuật toán sắp xếp chọn 28

2.3.1 Bài toán 28

2.3.2 Ý tưởng 28

2.3.3 Các bước tiến hành 28

2.3.4 Lưu đồ thuật toán 29

2.3.5 Ví dụ: 30

2.3.6 Đánh giá thuật toán 30

CHƯƠNG 3: CÀI ĐẶT TRƯƠNG TRÌNH 32

3.1 Thuật toán sắp xếp chèn 32

3.1.1 Cài đặt trương trình 32

3.1.2 Chạy trương trình 37

3.2 Thuật toán sắp xếp chọn 41

3.2.1 Cài đặt trương trình 41

3.2.2 Chạy trương trình 46

KẾT LUẬN 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trong hầu hết các hệ lưu trữ, quản lý dữ liệu, thao tác tìm kiếm thườngđược thực hiện nhiều nhất để khai thác thông tin một cách nhanh chóng và muốn việctìm kiếm một cách nhanh chóng thì dữ liệu cần phải được sắp xếp sẵn, ngăn nắp theomột trật tự, hệ thống nhất định sẽ cho phép chúng ta tìm kiếm nhanh, việc sắp xếp có ýnghĩa rất lớn trong quản lí và lưu trữ

Do đó khi xây dựng một hệ quản lý thông tin trên máy tính, bên cạnh các thuậttoán tìm kiếm, các thuật toán sắp xếp dữ liệu cũng là một trong những chủ đề đượcquan tâm hàng đầu

Hiện nay có rất nhiều thuật toán sắp xếp đã được xây dựng và mỗi thuật toán lại

có mức độ hiệu quả khác nhau, trong đó có những thuật toán cơ bản như: sắp xếp nổibọt, sắp xếp chèn, sắp xếp chọn, sắp xếp trộn, sắp xếp vun đống, sắp xếp nhanh

Trong bài báo cáo thực tập cơ sở này em sẽ tìm hiểu chi tiết về hai thuật toán là:thuật toán sắp xếp chèn, sắp xếp chọn và ứng dụng ngôn ngữ lập trình C để cài đặt haithuật toán trên

Em xin được gửi lời cảm ơn trân thành đến cô Th.s Đoàn Thị Bích Ngọc đãgiúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài này

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT, CÔNG CỤ LẬP TRÌNH C

1.1 Cơ sở lí thuyết về thuật toán

1.1.1 Khái niệm thuật toán

Thuật toán là một khái niệm cơ bản của Toán học và Tin học Khi viết mộtchương trình máy tính, người ta thường cài đặt một phương pháp đã được nghĩ ratrước đó để giải quyết một vấn đề Từ "thuật toán" được dùng trong khoa học máy tính

để để chỉ sự mô tả một phương pháp giải bài toán thích hợp cho việc cài đặt thành cácchương trình nhờ các ngôn ngữ lập trình Một thuật toán thường được thể hiện bởi mộtthủ tục gồm một dãy hữu hạn bước mà theo đó ta sẽ đạt đến lời giải cho bài toán.Người ta có thể trình bày thuật toán bằng cách liệt kê ra các bước của thuật toán sửdụng ngôn ngữ tự nhiên hay một ngôn ngữ qui ước nào đó chẳng hạn sử dụng mộtngôn ngữ lập trình nào đó gần với ngôn ngữ tự nhiên

Ví dụ : thuật toán tìm phần tử lớn nhất trong một dãy hữu hạn các số nguyên

Bài toán tìm phần tử lớn nhất trong một dãy hữu hạn tương đối tầm thường Tuynhiên đây là một trong những ví dụ khá tốt để minh họa cho khái niệm về thuật toán

Có nhiều vấn đề mà trong đó đòi hỏi phải tìm số nguyên lớn nhất trong một dãy số.Chẳng hạn như việc tìm ra một học sinh có điểm cao nhất trong một kỳ thi, hay tìm ramột nhân viên có năng suất cao nhất trong một xí nghiệp, v.v

Chúng ta có nhiều cách để giải bài toán này Một trong những phương pháp đểtìm phần tử lớn nhất trong một dãy số nguyên là thực hiện một thủ tục theo các bướcsau đây:

 Trước hết ta đặt cho giá trị lớn nhất tạm thời bằng số nguyên đầu tiên (Giá trịlớn nhất tạm thời này chính là giá trị lớn nhất ở mỗi giai đoạn của thủ tục.)

 So sánh số nguyên kế tiếp trong dãy với giá trị lớn nhất tạm thời, và nếu nó lớnhơn giá trị lớn nhất tạm thời thì đặt cho giá trị lớn nhất tạm thời bằng số nguyênnày

 Lặp lại bước 2 nếu còn số nguyên trong dãy chưa được xét tới

 Dừng nếu không còn số nguyên nào trong dãy chưa được xét Giá trị lớn nhấttạm thời lúc này chính là giá trị lớn nhất trong dãy số

1.1.2 Biểu diễn thuật toán

Ðể trình bày một thuật toán hay biểu diễn một thuật toán, ta có thể sử dụng cácphương pháp biểu diễn thuật toán sau đây:

Lưu đồ là một hệ thống các nút có hình dạng khác nhau, thể hiện các chức năngkhác nhau và được nối với nhau bởi các cung Lưu đồ được tạo thành bởi 4 thành phầnchủ yếu sau đây:

 Nút giới hạn: được biểu diễn bởi hình ôvan có ghi chữ bên trong như :

Các nút trên còn được gọi là nút đầu và nút cuối của lưu đồ

 Nút thao tác: là một hình chữ nhật có ghi các lệnh cần thực hiện

 Nút điều kiện: thường là một hình thoi có ghi điều kiện cần kiểm tra Trong cáccung nối với nút này có 2 cung ra chỉ hướng đi theo 2 trường hợp: điều kiệnđúng và điều kiện sai

 Cung: là các đường nối từ nút này đến nút khác của lưu đồ

Hoạt động của thuật toán theo lưu đồ được bắt đầu từ nút đầu tiên Sau khi thựchiện các thao tác hoặc kiểm tra điều kiện ở mỗi nút thì bộ xử lý sẽ theo một cung đểđến nút khác Quá trình thực hiện thuật toán dừng khi gặp nút kết thúc hay nút cuối Trong bài này chúng ta chủ yếu là sử dụng ngôn ngữ tự nhiên và mã giả để trìnhbày thuật toán Trong cách sử dụng ngôn ngữ tự nhiên ta sẽ liệt kê các bước thực hiệncác thao tác hay công việc nào đó của thuật toán bằng ngôn ngữ mà con người sử dụngmột cách phổ thông hàng ngày Các thuật toán được trình bày trong hai ví dụ trênchính là cách biểu diễn thuật toán dùng ngôn ngữ tự nhiên Mặc dù cách biểu diễn nàykhá tự nhiên và không đòi hỏi người viết thuật toán phải biết nhiều quy ước khác,nhưng nó không thể hiện rõ tính cấu trúc của thuật toán nên không thuận lợi cho việcthiết kế và cài đặt những thuật toán phức tạp Hơn nữa trong nhiều trường hợp việcbiểu diễn thuật toán bằng ngôn ngữ tự nhiên tỏ ra dài dòng và dẽ gây ra sự nhầm lẫnđối với người đọc Còn việc sử dụng lưu đồ sẽ rất cồng kềnh đối với các thuật toánphức tạp => chúng ta cần chọn phương thức thích hợp để biểu diễn thuật toán.

Mã giả:

Ðể biểu diễn thuật toán một cách hiệu quả, người ta thường dùng mã giả(pseudocode) Theo cách này, ta sẽ sử dụng một số qui ước của một ngôn ngữ lậptrình, chẳng hạn là ngôn ngữ lập trình PASCAL, nhất là các cấu trúc điều khiển củangôn ngữ lập trình như các cấu trúc chọn, các cấu trúc lặp

Trong mã giả ta còn sử dụng cả các ký hiệu toán học, các biến, và đôi khi cả cấutrúc kiểu thủ tục Cấu trúc thuật toán kiểu thủ tục thường được sử dụng để trình bàycác thuật toán đệ qui hay các thuật toán quá phức tạp cần phải được trình bày thànhnhiều cấp độ

Cùng với việc sử dụng các biến, trong thuật toán rất thường gặp một phát biểuhành động đặt (hay gán) một giá trị cho một biến Ví du:?hành động tăng biến i lên 1đơn vị có thể được viết như sau:

i := i + 1

Các cấu thường được sử dụng trong mã giả dựa theo ngôn ngữ lập trình C gồm:

1/ Cấu trúc chọn:

if (điều kiện) then (hành động)

if (điều kiện) then (hành động)

else (hành động)

2/ Cấu trúc lặp:

while (điều kiện) do (hành động)

3/ Cấu trúc nhảy goto Ngoài ra người ta còn sử dụng lệnh ngắt vòng lặp break.

Dưới đây là các thuật toán được biểu diễn bằng mã giả (sử dụng các cấu trúc điềukhiển của ngôn ngữ lập trình PASCAL) Trước khi viết các bước thực hiện thuật toán

ta thường ghi rõ những gì được cho trước (phần nhập) và kết quả cần đạt được (phần xuất).

Thuật toán tìm phần tử lớn nhất trong một dãy hữu hạn các số nguyên:

if max < a1 then max := a1

3 max là giá trị lớn nhất trong dãy số

Thuật toán giải phương trình bậc hai ax 2 + bx + c = 0 (a ≠ 0):

3 esle if delta = 0 then

Xuất kết quả: phương trình có nghiệm kép là -b / (2*a)

4 else { trường hợp delta < 0}

Xuất kết quả: phương trình vô nghiệm;

(Trong thuật toán này, ký hiệu sqrt(delta) dùng để chỉ căn bậc hai dương củadelta)

1.1.3 Các tính chất của thuật toán

Thuật toán có vai trò rất quan trọng trong khoa học máy tính Ðể có thể lập trìnhgiải bài toán trên máy tính, ta cần có một thuật toán bảo đảm những tính chất nhấtđịnh Khi mô tả một thuật toán chúng ta cần chú ý đến các tính chất sau đây:

Nhập (input): Các thuật giải có các giá trị đầu vào (input values) từ một tập hợp

nhất định nào đó

Xuất (output): Từ mỗi tập hợp các giá trị được nhập một thuật toán thường tạo ra

những giá trị kết quả (output values) thuộc một tập hợp nhất định nào đó thể hiện lờigiải cho bài toán

Tính xác định (definiteness): Các bước trong thuật toán phải chính xác rõ ràng.

Tính hữu hạn (finiteness): Thuật toán phải cho ra lời giải (hay kết quả) sau một số

hữu hạn bước

Tính hiệu quả (về thời gian): Thuật toán cần phải được thực hiện một cách chính

xác và trong một khoảng thời gian cho phép

Tính tổng quát Thuật toán phải áp dụng được cho tất cả các bài toán có dạng như

mong muốn, chứ không phải chỉ áp dụng được cho một số trường hợp đặc biệt nào đó

Tính đúng: Thuật toán phải cho kết quả như mong muốn.

Trong các tính chất trên, 3 tính chất cơ bản của thuật toán đòi hỏi phải được thỏa mãn

là tính xác định, tính hữu hạn và tính đúng

Các thuật toán trong hai ví dụ 1 và 2 được trình bày ở trên đều thỏa mãn các tính chấtnêu trên

Dưới đây chúng ta xét thêm một số ví dụ về các thuật toán

Ví dụ : Thuật toán tìm kiếm tuyến tính (Linear Search)

Bài toán được đặt ra là xác định xem một phần tử x có trong một dãy a1, a2, ,

an hay không? Lời giải của bài toán này là giá trị chỉ vị trí (hay chỉ số) của một phần tửtrong dãy bằng phần tử x, hoặc là 0 nếu x không có trong dãy

Một thuật toán đơn giản để giải bài toán này là thuật toán tìm kiếm tuyến tính(hay còn gọi là tìm kiếm tuần tự) Thuật toán bắt đầu bằng việc so sánh x với a1, vànếu x = a1 thì lời giải là vị trí của a1(tức là 1) Khi x ≠ a1, ta tiếp tục so sánh x với a2.Nếu x = a2, thì lời giải là vị trí của a2(tức là 2) Khi x ≠ a2, ta tiếp tục so sánh x với a3

Cứ tiếp tục quá trình này: lần lượt so sánh x với từng phần tử của dãy cho tới khi gặpmột phần tử bằng x hoặc là cho tới khi đạt đến cuối dãy Lời giải là vị trí của phần tửtrong dãy bằng x; hoặc là 0 nếu không có phần tử nào trong dãy bằng x Thuật toánnày có thể được viết dưới dạng mã giả như dưới đây

Thuật toán: Tìm kiếm tuyến tính (hay tuần tự)

4 location là một lời giải (ví trí cần tìm)

Trong thuật toán nầy từ "location" là một biến nguyên

Ghi chú : Trong trường hợp dãy a1, a2, , an có thứ tự thì ta có thể tìm kiếm theo thuật toán tìm kiếm nhị phân (binary search) Ta có thể tham khảo thuật toán này trongcác sách về "cấu trúc dữ liệu và thuật toán".

1.1.4 Độ phức tạp của thuật toán

Mỗi thuật toán chỉ giải một lớp bài toán nào đó, nhưng có thể có nhiều thuậttoán khác nhau giải cùng một bài toán Một vấn đề đặt ra là ta cần chọn một thuật toántốt để giải bài toán đã cho

Nhưng thế nào là thuật toán tốt? Thước đo hiệu quả là thời gian máy tính sửdụng để giải bài toán theo thuật toán đang xét khi các giá trị đầu vào có kích thước xácđịnh, và dung lượng bộ nhớ đòi hỏi để thực hiện thuật toán đó Như vậy khi xem xétđến độ phức tạp tính toán của thuật toán ta phải xem xét đến độ phức tạp thời gian và

độ phức tạp không gian

Độ phức tạp không gian gắn liền với cấu trúc dữ liệu cụ thể được dùng để thực

hiện thuật toán

Độ phức tạp thời gian:

Độ phức tạp thời gian của một thuật toán có thể biểu diễn qua số phép toán thựchiện thuật toán đó khi các giá trị đầu vào có kích thước xác định Độ phức tạp trongtrường hợp xấu nhất là trường hợp phải dùng tối đa các phép toán để giải bài toán theothuật toán đang xét Độ phức tạp trong trường hợp trung bình, trong trường hợp này taphải đi tìm số trung bình các phép toán để giải bài toán trên toàn bộ các giá trị đầu vào

1.2 Công cụ lập trình C

1.1.2 Lịch sử hình thành

Ngôn ngữ C do Brain W.Kemighan và Dennis M.Ritchie phát triển và đầunhững năm 70 tại phòng thí nghiệm BELL (thuộc công ty viễn thông AT&T của HoaKỳ) với mục đích ban đầu để phát triển hệ điều hành UNIX Song nhờ tính ưu việt vàmềm dẻo nên nó đã được giới tin học nhanh chóng chấp nhận là một ngôn ngữ chínhthống nhà nghề

Đến năm 1978, bản in đầu tiên về ngôn ngữ C đã được in thành sách “Theprogramming language” do Kermighan và Richie viết C cũng mau chóng được Việntiêu chuẩn hóa của Mỹ (ANSI: American National Standard Institute) làm iêu chuẩnvới tên gọi “ANSI C” và năm 1983 Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế ISO (InternetStandard Ogranization) cũng xây dựng chuẩn cho C

Phần lớn các ý tưởng quan trọng nhất của C xuất phát từ một ngôn ngữ cũ hơn

có tên là BCPL do Martin Richards nghiên cứu ảnh hưởng của BCPL lên C gián tiếpqua ngôn ngữ B, do Ken Thompson viết năm 1970 cho hệ UNIX chạy trên họ máytính PDP-7

Ngoài việc C được dùng để viết hệ điều hành UNIX (hiện nay trên 90% chươngtrình nguồn của các hệ điều hành UNIX được viết bằng C, chưa đầy 10% bằng hợpngữ), người ta nhanh chóng nhận ra sức mạnh của C trong việc xử lí các vấn đề hiệnđại của tin học: xử lí số, văn bản, cơ sở dữ liệu, lập trình hướnh đối tượng Thực tế C

đã tổ hợp được các thành tựu tiên tiến của tin học và đã trở thành một chuẩn mực mặcnhiên

Liên quan đến sự hình thành và phát triển của ngôn ngữ, có một số sự kiện đánhquan tâm sau:

- Năm 1978 cuốn giáo trình dạy lập trình bằng ngôn ngữ C với tên “The Cprogramming language” do chính hai tác giả của ngôn ngữ Brain W.Kemighan vàDennism M.Ritchie biên soạn đã được xuất bản và được phổ biến rộng rãi

- Năm 1983, một tiểu ban của viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ (ANSI được thànhlập nhằm đề xuất ra một chuẩn cho ngôn ngữ.

- Năm 1988, chuẩn ANSI C chính thức được ban hành Chuẩn này bao gồm các

mô tả về ngôn ngữ theo K&R và quy định các thư viện chuẩn của ngôn ngữ C, nhờ đótăng tính khả chuyển của ngôn ngữ viết bằng C

Trong thế giới PC, có các hệ chương trình dịch C nổi tiếng như là: Turbo C,Borland C của Borland Inc.MSC, VC của Microsoft Corp.Lattice C của Lattice

Sự phát triển của ngôn ngữ lập trình trong những năm 80 đã đưa đến phongcách lập trình hướng đối tượng mà một trong những ngôn ngữ rất được ưa dùng là C++, bổ sung mới các yếu tố hướng đối tượng vào ngôn ngữ C

1.2.2 Đặc điểm của ngôn ngữ lập trình C

Ngôn ngữ C có những đặc điểm cơ bản sau:

- Tính cô đọng (compact): C chỉ có 32 từ khóa chuẩn và 40 toán tử chuẩn,nhưng hầu hết đều được biểu diễn bằng những chuỗi ký tự ngắn gọn

- Tính cấu trúc (structured): C có một tập hợp những chỉ thị của lập trình nhưcấu trúc lựa chọn, lặp… Từ đó các chương trình viết bằng C được tổ chức rõ ràng, dễhiểu

- Tính tương thích (compatible): C có bộ tiền xử lý và một thư viện chuẩn vôcùng phong phú nên khi chuyển từ máy tính này sang máy tính khác các chương trìnhviết bằng C vẫn hoàn toàn tương thích

- Tính linh động (flexible): C là một ngôn ngữ rất uyển chuyển và cú pháp, chấpnhận nhiều cách thể hiện, có thể thu gọn kích thước của các mã lệnh làm chương trìnhchạy nhanh hơn

- Biên dịch (compile): C cho phép biên dịch nhiều tập tin chương trình riêng rẽthành các tập tin đối tượng (object) và liên kết (link) các đối tượng đó lại với nhauthành một chương trình có thể thực thi được (executable) thống nhất

1.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của ngôn ngữ lập trình C

1.2.3.1 Ưu điểm

C là một ngôn ngữ lập trình tương đối nhỏ gọn vận hành gần với phần cứng và

nó giống với ngôn ngữ Assembler hơn hầu hết các ngôn ngữ bậc cao Hơn thế, C đôikhi được đánh giá như là "có khả năng di động", cho thấy sự khác nhau quan trọnggiữa nó với ngôn ngữ bậc thấp như là Assembler, đó là việc mã C có thể được dịch vàthi hành trong hầu hết các máy tính, hơn hẳn các ngôn ngữ hiện tại trong khi đó thìAssembler chỉ có thể chạy trong một số máy tính đặc biệt Vì lý do này C được xem làngôn ngữ bậc trung

C đã được tạo ra với một mục tiêu là làm cho nó thuận tiện để viết các chươngtrình lớn với số lỗi ít hơn trong mẫu lập trình thủ tục mà lại không đặt gánh nặng lênvai người viết ra trình dịch C, là những người bề bộn với các đặc tả phức tạp của ngônngữ Cuối cùng C có thêm những chức năng sau:

 Một ngôn ngữ cốt lõi đơn giản, với các chức năng quan trọng chẳng hạn như lànhững hàm hay việc xử lý tập tin sẽ được cung cấp bởi các bộ thư viện thủ tục

 Tập trung trên mẫu hình lập trình thủ tục, với các phương tiện lập trình theokiểu cấu trúc

 Một hệ thống kiểu đơn giản nhằm loại bỏ nhiều phép toán không có ý nghĩathực dụng

 Dùng ngôn ngữ tiền xử lý, tức là các câu lệnh tiền xử lý, cho các nhiệm vụ như

là định nghĩa các macro và hàm chứa nhiều tập tin mã nguồn (bằng cách dùngcâu lệnh tiền xử lý dạng #include chẳng hạn)

 Mức thấp của ngôn ngữ cho phép dùng tới bộ nhớ máy tính qua việc sử dụngkiểu dữ liệu pointer

 Số lượng từ khóa rất nhỏ gọn

 Các tham số được đưa vào các hàm bằng giá trị, không bằng địa chỉ

 Hàm các con trỏ cho phép hình thành một nền tảng ban đầu cho tính đóng vàtính đa hình

 Hỗ trợ các bản ghi hay các kiểu dữ liệu kết hợp do người dùng từ khóa địnhnghĩa struct cho phép các dữ liệu liên hệ nhau có thể được tập hợp lại và đượcđiều chỉnh như là toàn bộ.

 Là ngôn ngữ có cấu trúc modul, đó chính là việc sử dụng các chương trình conloại hàm (function) Các hàm này có thể sử dụng được nhiều lần trong chươngtrình hay chương trình khác

- Cú pháp của C thuộc loại là và khó học

- Một số kí hiệu của C có nhiều nghĩa khác nhau, ví dụ kí hiệu

* là toán tử nhân, là toán tử không định hướng, là toán tử thay thế Việc sử dụngcác kí hiệu này phụ thuộc vào ngữ cảnh sử dụng

 Cấu trúc lựa chọn Swith case

Statements;

break;

}case constant_n:

{ Statements;

Biểu thức nguyên trong switch được tính toán và kiểm tra lần lượt với giá trịcủa từng case label Đầu tiên, nó sẽ được so sánh với giá trị của case label đầu tiên.Nếu bằng nhau thì sẽ thực hiện các statement trong case label này cho đến khi nó gặpđược từ khoá break Khi đó, cấu trúc switch…case kết thúc Chương trình sẽ thực hiệntiếp những dòng code sau cấu trúc switch…case Ngược lại, nếu như giá trị biểu thứcnguyên không bằng giá trị case label đầu tiên thì nó sẽ tiếp tục so sánh đến giá trị củacase label thứ hai và tiếp tục thực hiện như những bước trên Giả sử, đến cuối cùng

vẫn không tìm được giá trị bằng nó thì các khối codes trong default label sẽ được thựchiện nếu như có tồn tại default label.

B1: Tính giá trị biểu thức 1

B2: Tính giá trị biểu thức 2

- Nếu sai thì thoát khỏi vòng lặp

- Nếu đúng thì công việc được thực hiện

B3: Tính giá trị của biểu thức 3 và quay lại B2

 Cấu trúc vòng lặp while

Cú pháp:

While(điều kiện){

< lệnh 1 >

}while (lenh 2);

Nguyên tắc thực hiện :

Bước 1: Máy thực hiện câu lệnh 1

Bước 2: Sau đó tính giá trị của biểu thức 1 , nếu giá trị của biểu thức 1 sai thì chương tr ình thoát ra khỏi vòng lặp Nếu giá trị của biểu thức 1 đúng thì quay lại bước1

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU THUẬT TOÁN SẮP XẾP CHÈN VÀ SẮP XẾP CHỌN 2.1 Giới thiệu thuật toán sắp xếp

2.1.1 Định nghĩa thuật toán sắp xếp

Thuật toán là một tập hợp hữu hạn của các chỉ thị hay phương cách được địnhnghĩa rõ ràng cho việc hoàn tất một số sự việc từ một trạng thái ban đầu cho trước; khicác chỉ thị này được áp dụng triệt để thì sẽ dẫn đến kết quả sau cùng như đã dự đoán

Sắp xếp là quá trình xử lý một danh sách các phần tử (hoặc các mẫu tin) để đặtchúng theo một thứ tự thỏa mãn một tiêu chuẩn nào đó dựa trên nội dung thông tin lưugiữ tại mỗi phần tử

2.1.2 Phân loại thuật toán sắp xếp

Sắp xếp nổi bọt (bubble sort) là phương pháp sắp xếp đơn giản, dễ hiểu thường

được dạy trong khoa học máy tính Giải thuật bắt đầu từ đầu của tập dữ liệu Nó sosánh hai phần tử đầu, nếu phần tử đứng trước lớn hơn phần tử đứng sau thì đổi chỗchúng cho nhau Tiếp tục làm như vậy với cặp phần tử tiếp theo cho đến cuối tập hợp

dữ liệu Sau đó nó quay lại với hai phần tử đầu cho đến khi không còn cần phải đổichỗ nữa

 Sắp xếp chèn:

Sắp xếp chèn (insertion sort) là một thuật toán sắp xếp rất hiệu quả với các danh

sách nhỏ Nó lần lượt lấy các phần tử của danh sách chèn vào vị trí thích hợp trongmột danh sách mới đã được sắp

 Sắp xếp vun đống:

Sắp xếp vun đống(heapsort) là một trong các phương pháp sắp xếp chọn Ở mỗi

bước của sắp xếp chọn ta chọn phần tử lớn nhất (hoặc nhỏ nhất) đặt vào cuối (hoặcđầu) danh sách, sau đó tiếp tục với phần còn lại của danh sách Thông thường sắp xếp

chọn chạy trong thời gian O(n2) Nhưng heapsort đã giảm độ phức tạp này bằng cách

sử dụng một cấu trúc dữ liệu đặc biệt được gọi là đống (heap) Đống là cây nhị phân

mà trọng số ở mỗi đỉnh cha lớn hơn hoặc bằng trọng số các đỉnh con của nó Một khidanh sách dữ liệu đã được vun thành đống, gốc của nó là phần tử lớn nhất, thuật toán

sẽ giải phóng nó khỏi đống để đặt vào cuối danh sách Sắp xếp vun đống chạy trong

thời gian O(n log n).

 Sắp xếp nhanh:

Sắp xếp nhanh (quicksort) là một thuật toán theo tư tưởng chia để trị, nó dựa trên

thủ tục phân chia như sau: để chia một dãy ta chọn một phần tử được gọi là "chốt"

(pivot), chuyển tất cả các phần tử nhỏ hơn chốt về trước chốt, chuyển tất cả các phần

tử lớn hơn chốt về sau nó Thủ tục này có thể thực hiện trong thời gian tuyến tính Tiếptục phân chia các dãy con đó như trên cho đến khi các dãy con chỉ còn một phần tử.Điểm khác biệt giữa sắp xếp nhanh và sắp xếp trộn là trong sắp xếp trộn việc xác địnhthứ tự được xác định khi "trộn", tức là trong khâu tổng hợp lời giải sau khi các bài toáncon đã được giải, còn sắp xếp nhanh đã quan tâm đến thứ tự các phần tử khi phân chiamột danh sách thành hai danh sách con

 Sắp xếp theo cơ số:

Sắp xếp theo cơ số (radix sort) dựa trên tính chất "số" của các khóa Trong giải

thuật sắp xếp theo cơ số, ta không chỉ so sánh giá trị của các khóa, mà so sánh cácthành phần của khóa Giả sử các khóa là các số biểu diễn theo hệ ghi số cơ số M Khi

đó sắp xếp theo cơ số sẽ so sánh từng ký số của nó

Chúng ta mô tả cách sắp này khi cơ số M=10 Giả sử phải sắp các hồ sơ đánh số bởi 3chữ số thập phân Đầu tiên ta chia các hồ sơ vào các đống có cùng chữ số hàng trăm(đồng thới xếp các đống theo thứ tự của chữ số hàng trăm), trong mỗi đống con lạiphân chia theo chữ số hàng chục, cuối cùng trong mỗi đống có cùng chữ số hàng trăm

và hàng chục, sắp xếp theo thứ tự của chữ số hàng đơn vị

Trong máy tính, đương nhiên việc sắp xếp theo cơ số nhị phân (cơ số 2) hoặc cơ số làlũy thừa của 2 là thuận lợi nhất Trong trường hợp cơ số 2, việc phân hoạch tương tựnhư phân hoạch trong Quick Sort, chỉ khác ở chỗ cách chọn phần tử chốtmn

Do thời gian có hạn nên trong bài báo cáo này em chỉ đi xâu vào tìm hiểu hai thuật toán đó là thuật toán sắp xếp chọn và thuật toán sắp xếp chèn.

2.2 Thuật toán sắp xếp chèn

Sắp xếp chèn (insertion sort) là một thuật toán sắp xếp rất hiệu quả với các danh

sách nhỏ Nó lần lượt lấy các phần tử của danh sách chèn vào vị trí thích hợp trongmột danh sách mới đã được sắp

2.2.1 Bài toán

Cho trước một dãy số a 1 , a 2 ,… , a N được lưu trữ trong cấu trúc dữ liệu mảng Sắp xếp dãy a 1 , a 2 ,… , a N là thực hiện việc bố trí lại các phần tử sao cho hình

thành được dãy có thứ tự tăn dần hoặc giảm dần

Để quyết định được những tình huống cần thay đổi vị trí các phần tử trong dãy,cần dựa vào kết quả của một loạt phép so sánh Chính vì vậy, hai thao tác so sánh vàgán là các thao tác cơ bản của hầu hết các thuật toán sắp xếp

Khi xây dựng một thuật toán sắp xếp cần chú ý tìm cách giảm thiểu những phép

so sánh và đổi chỗ không cần thiết để tăng hiệu quả của thuật toán Ðối với các dãy sốđược lưu trữ trong bộ nhớ chính, nhu cầu tiết kiệm bộ nhớ được đặt nặng, do vậynhững thuật toán sắp xếp đòi hỏi cấp phát thêm vùng nhớ để lưu trữ dãy kết quả ngoàivùng nhớ lưu trữ dãy số ban đầu thường ít được quan tâm Thay vào đó, các thuật toánsắp xếp trực tiếp trên dãy số ban đầu – gọi là các thuật toán sắp xếp tại chỗ – lại đượcđầu tư phát triển Một trong số những giải thuật sắp xếp thường được sử dụng đó làthuật toán sắp xếp chèn

2.2.2 Ý tưởng

Cho một tập hợp gồm n phần tử được lưu trữ trong một mảng A

Xem danh sách đầu tiên đã có thứ tự chỉ có một phần thử A[1]

Lần chèn 1: chèn A[2] vào danh sách tại vị trí sao cho danh sách có thứ

tự có hai phần tử là A[1] và A[2]

Lần chèn 2: chèn A[3] vào danh sách tại vị trí sao cho danhsách có thứ

tự gồm ba phần tử là A[1], A[2] và A[3]

Lần chèn thứ n-1: chèn A[n] vào danh sách sao cho danh sách có thứ tự có nphần tử A[1], A[2], A[3], , A[n]

2.2.3 Các bước thực hiện:

- Bước 1: i = 2 (xem A[1] là dãy số có thứ tự vì nó chỉ có 1 phần tử)

- Bước 2: temp = A[i] (phải lưu A[i] ra biến tạm vì trong lúc hoán đổi vị trí sẽlàm mất giá trị của A[i])

- Bước 3: j = i – 1

- Bước 4: Xét từ j về 1, tìm vị trí thích hợp để chèn temp vào mãng A

+ Nếu A[j]> temp thì A[j+i] = A[j]

- Nếu j > 1 thì j = j – 1; Lặp lại bước 4

- Ngược lại, A[j] = temp;

+ Ngược lại: A[j+1] = temp;

- Bước 5: Nếu i < n thì i = i + 1; Quay lại bước 2;

Ngược lại thì ta đã có mãng A[1 n] theo thứ tự tăng dần