Khái niệm bài toán và thuật toán Trước khi xem xét đặc trưng của “bài toán” ta xét một sốví dụ. Ví dụ1. Bài toán kiểm tra tính nguyên tố. Cho : sốnguyên dương N; Cần biết: N có là sốnguyên tốhay không? Ví dụ2. Bài toán quản lý hồsơcán bộ. Có : Hồsơgốc của các cán bộtrong cơquan Cần : Bảng thống kê, phân loại cán bộtheo trình độvăn hoá Qua các ví dụtrên, ta thấy các bài toán được cấu tạo bởi hai thành phần cơbản: Thông tin vào (input): Thông báo cho ta biết các dữliệu đã có; Thông tin ra (output) : Thông báo cho ta cái cần tìm từinput; Nhưvậy, việc cho một bài toán có nghĩa là cho input và output của nó. Cho bài toán nghĩa là làm rõ câu hỏi Có các dữkiện gì và phải làm gì? nhưng không cho biết Phải làm thếnào. Việc giải bài toán có nghĩa là xuất phát từinput dùng một sốhữu hạn các bước thao tác thích hợp đểtìm được output theo yêu cầu của bài toán đã đềra.
MODULE THÔNG TIN VÀ X LÝ THÔNG TIN 1.1 Thông tin Ngày nay, thu t ng "thông tin" (information) đ c s d ng ph bi n Ng i ta có nhu c u đ c báo, xem truy n hình, giao ti p v i ng i khác đ có thông tin Thông tin t t c nh ng mang l i hi u bi t cho ng i C n đ t thông tin m c đích ho t đ ng Khi ti p nh n thông tin, ng i ta ph i "x lý" đ có nh ng quy t đ nh M t công ty ph i luôn tìm hi u thông tin v th tr ng đ có chi n l c kinh doanh thích h p M t ng i u n xe máy ph i nhìn đ ng đ i t ng tham gia giao thông khác đ lái t i đích không b tai n n Thông tin làm t ng thêm hi u bi t c a ng i, ngu n g c c a nh n th c c s c a quy t đ nh Thông tin đ c chuy n t i qua môi tr ng v t lý khác nh ánh sáng, sóng âm, sóng n t Thông tin đ c ghi ph ng ti n h u hình nh v n b n gi y, b ng ghi âm hay phim nh V nguyên t c, b t k c u trúc v t ch t ho c b t k dòng n ng l ng c ng có th mang thông tin Các v t có th mang đ c thông tin đ c g i giá mang tin (support) Hình th c v t lý c a thông tin đ c g i tín hi u (signal) Thông tin tín hi u có m t đ đ c l p t ng đ i Có th chuy n t i m t n i dung thông tin nh b ng nh ng tín hi u khác Trên sân c , đ ng tác ph t c c a tr ng tài biên (hình nh), ti ng còi tr ng tài (âm thanh) có th mang thông tin báo l i Ng c l i m t tín hi u nh nh ng hoàn c nh khác l i có th th hi n nh ng thông tin khác Ng i nông dân đ ng b ng Sông H ng m i khách u ng r u tr c đ t lòng thành nh ng mi n Tây Nam b ph i làm ng c l i - ch ph i u ng tr c Thông tin có th đ c phát sinh đ c l u l i m t giá mang tin đ y Thông tin có th đ c truy n t m t giá mang sang m t giá mang khác Nh v y thông tin có th đ c nhân b n nhân b n ý ngh a c a thông tin không h suy gi m D li u (data) hình th c th hi n c a thông tin m c đích l u tr x lý nh t đ nh Thu t ng "d li u" dùng hi n có ngu n g c t ch Hán- Vi t v i ý ngh a "cái cho" T t ng ng ti ng Anh (data) s nhi u c a t datum ti ng Latin, ti ng Pháp (donneés), ti ng Nga ( x) c ng đ u mang ngh a "cái cho" V m t l ch s , khái ni m d li u xu t hi n v i vi c x lý thông tin b ng máy tính Vì th nhi u tài li u ng i ta đ nh ngh a d li u đ i t ng x lý c a máy tính Thông tin mang m t ý ngh a xác đ nh nh ng hình th c th hi n c a thông tin rõ ràng mang tính quy c Ch ng h n kí hi u "V" h đ m La mã mang ý ngh a đ n v nh ng h th ng ch la-tinh mang ý ngh a ch V Trong máy tính n t (MT T), nhóm ch s 01000001, n u s s th hi n s 65, n u ch s ch "A" Tri th c (knowledge) có ý ngh a khái quát h n thông tin Nh ng nh n th c thu nh n đ c t nhi u thông tin m t l nh v c c th đó, có tính h ng m c đích m i tr thành tri th c Nh v y tri th c m c đích c a nh n th c c s ti p nh n thông tin Quá trình x lý thông tin trình nh n th c đ có tri th c 1.2 Mã hoá thông tin Có nhi u cách phân lo i thông tin Chúng ta quan tâm đ n cách phân lo i d a vào đ c tính liên t c hay r i r c c a tín hi u v t lý T ng ng, thông tin đ c chia thành thông tin liên t c thông tin r i r c Thông tin liên t c đ c tr ng cho đ i l ng mà s l ng giá tr có th ti p nh n đ c vô h n nh đ dài d ch chuy n c h c, n áp Thông tin r i r c đ c tr ng cho đ i l ng mà s l ng giá tr có th k đ c nh s nhà dãy ph , s trang c a m t quy n sách, tên ng i m t l p Thông tin r i r c có th bi u di n thông qua b kí hi u (các ch s , ch ) mà ta g i b ng ch Gi s , ta có t p đ i t ng X c n bi u di n làm u này, ta ch n m t t p h u h n A kí hi u làm b ng ch mà m i kí hi u m t ch Chúng ta s g i m i dãy h u h n ch m t t A Ví d n u A t p ch s m i t m t s (cho b ng m t dãy s ) Mã hoá thông tin r i r c c a m t t p X m t b ng ch A cách gán cho m i ph n t x ∈ X m t t y A Phép gán mã ph i đ m b o tính ch t: mã c a hai đ i t ng khác ph i khác Tính ch t đ m b o bi t mã có th tìm đ c đ i t ng t ng ng Quá trình gán mã đ c g i phép l p mã Quá trình ng c đ c g i phép gi i mã Ví d , n u X t p thí sinh, ch n A t p ch s mã c a m t thí sinh có th l y s báo danh c a thí sinh S báo danh ph i cho phép ch đ nh nh t m t thí sinh Nh bi t d li u hình th c bi u di n thông tin v i m c đích x lý thông tin V y mã hoá đ ng chuy n t thông tin thành d li u Sau ta s th y thông tin d i d ng s , v n b n, âm thanh, hình nh đ u ph i chuy n d i d ng mã phù h p đ máy tính có th làm vi c đ c 1.3 Mã hoá nh phân đ n v đo thông tin T lâu ng i ta bi t dùng mã Moorse truy n tin V i mã Moorse, m i ch đ c th hi n b ng m t dãy kí hi u ch m v ch Khi truy n tin, n tín viên nh n lên c n manip đ đóng m ch n truy n m t d u ch m ng i ta nh n c n manip r i nh Còn đ truy n m t v ch ng i ta nh n, gi m t chút r i m i nh T i máy nh n m i m ch n đ c đóng, đ u in áp xu ng b ng gi y ch y M ch n đóng lâu s t o v ch, đóng nhanh s t o ch m đ c tái hi n b ng gi y Mã hoá b ng ch hai kí hi u đ Moorse m t lo i mã nh phân c g i mã hoá nh phân Nh v y mã Trong tin h c, mã hoá nh phân đ có lý máy tính n t xây d ng t m ch đóng ho c ng t dòng n B ng ch “ch ” ch s ch s Chính (binary digit) d ng r t r ng rãi Có nhi u lý linh ki n v t lý có hai tr ng thái nh phân đ c s d ng tin h c ch g m ch s c ng g i ch s nh phân cs nh Trong m t t p h u h n đ i t ng, đ mã hoá nh phân, c n gán cho m i đ i t ng m t t nh phân (mã nh phân) Ví d đ i v i t p đ i t ng ta có th gán cho m i đ i t ng m t mã khác t p mã ch s nh phân sau: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 M t cách t ng quát, n u dùng mã k bít s mã hoá đ c t p đ i t ng có t i 2K đ i t ng Ng c l i, b t c m t t p n đ i t ng s ch c n dùng không [log2n] +1 ch s nh phân đ t o mã đ phân b êt n đ i t ng Nh v y, mã hoá nh phân, m i m t ch s nh phân mang m t l ng tin v đ i t ng đ c xem m t đ n v thông tin n v thông tin đ c g i bit vi t t t t c m t “ BInary digiT” Ta c ng g i ch s m t bit Thông th ng đ ch l ng tin l n, ng i ta không dùng bít mà dùng m t s đ n v b i c a bit sau đây: B ng 1.1 Các đ n v đo thông tin Tên g i Vi t t t Giá tr Byte B bit KiloByte KB 10 byte (1024 byte) MegaByte MB 10 KB GigaByte GB 10 MB TeraByte TB 10 GB 1.4 X lý thông tin X lý thông tin tìm nh ng d ng th hi n m i c a thông tin phù h p v i m c đích s d ng Ví d , cho ph ng trình x2 + bx + c = ta c n gi i (x lý) đ tìm hai nghi m x1 x V m t thông tin, vi c bi t b c hoàn toàn t ng đ ng v i bi t x1 x2 Tuy nhiên m c đích s d ng vi c bi t x1 x2 khác h n v i bi t b c Nh v y x lý thông tin không làm t ng l ng tin mà ch h ng hi u bi t vào nh ng khía c nh có l i ho t đ ng th c ti n M c đích c a x lý thông tin tri th c 1.5 X lý thông tin t đ ng b ng máy tính n t Quá trình x lí thông tin máy tính n t c ng có nh ng b tính toán th công ct ng t nh mô t cách th c x lý, d li u, gi k t qu tính toán, ng i c n ph i s d ng m t s ph ng t ên ghi nh nh t đ nh nh gi y, b ng trí nh c a MT T c ng c n có ph ng ti n nh d li u, k t qu cách x lý g i b nh Con ng i c n s d ng m t s công c nh bàn tính, hay b não đ th c hi n phép toán MT T c ng s d ng m t s m ch tính toán có kh n ng x lý d li u ó b s h c logic x lý m t công vi c ph c t p, ng i ta c n th c hi n nhi u phép x lý nh theo m t trình t nh t đ nh V i hi u bi t c a mình, tu theo nh ng u ki n c th , ng i t xác đ nh phép tính c n thi t trình t th c hi n phép tính Ví d gi i m t ph ng trình b c 2, ng i gi i ch có th quy t đ nh gi i ti p đ tìm hai nghi m th c sau tính th y bi t th c ∆ ≥ MT T không th ch đ ng nh th Nó không th t quy t đ nh đ c, ph i làm gì, c ng hay tr , nhân hay chia, d li u tham gia x lí s l y đâu làm đ c u đó, ng i ta ph i l p m t k ch b n x lý có đ y đ m i tình hu ng d i d ng m nh l nh đ h ng d n MT T x lý công vi c theo yêu c u mong mu n T p h p m nh l nh nh v y đ c ng i so n th o b ng m t ngôn ng mà máy "hi u" đ c g i ch ng trình (prrogam) Máy tính c n có ph ng ti n đ l u ch ng trình đ a vào c n có m t thi t b có đ m b o kh n ng t u n theo ch ng trình d Ta có th hình dung trình x lí thông tin máy tính s b ng s đ i đây: Ch ng trình hình K t qu Máy tính D li u Hình 1.2 X lý thông tin b ng máy tính C th h n, gi s ta c n x lí thông tin X B ng m t công c tính toán đó, ng i có th th c hi n tính toán theo m t quy trình f đ thu nh n đ c k t qu Y V i MT T, trình x lí đ c ti n hành nh sau: mã hóa X nh phép mã hoá C đ thu đ c d li u ban đ u x (sau ta s th y máy tính ch x lí tr c ti p v i d li u mã nh phân g m toàn ch s 1) Thay cho quy trình x lý f, ng i ta ph i l p m t ch ng trình P n p vào máy giao cho máy tính th c hi n Sau ch ng trình P th c hi n xong ta thu đ c k t q a y (trong d ng nh phân) Nh phép gi i mã C -1 ta thu đ c k t q a ph i tìm Y d i d ng mà ng i có th s d ng tr c ti p T ng ng gi a hai cách x lí có th mô t nh hình d i đây: Y X f (ng i th c hi n) Phép gi i mã C -1 Phép mã hoá C x y P (Máy tính th c hi n) Hình 1.3 S đ x lý thông tin b ng máy tính 1.6 Tin h c Công ngh Thông tin B n thân thu t ng “tin h c” dùng Vi t Nam có ngu n g c t t “Informatique” ti ng Pháp (Xem đ c thêm) Informatique đ c Vi n Hàn lâm Khoa h c Pháp đ nh ngh a nh sau: Tin h c ngành khoa h c nghiên c u ph ng pháp qúa trình x lý thông tin m t cách t đ ng d a ph ng ti n k thu t mà hi n ph ng ti n MT T Nh v y, đ nh ngh a ta th y có hai khía c nh: ̇ Ph n c ng (hardware) toàn b thi t b v t lí c a MT T Nâng cao t c đ x lý, t ng kh n ng l u tr , t ng đ tin c y, gi m n ng l ng s d ng, t ng kh n ng ghép n i nh ng m c tiêu mà công ngh ph n c ng h ng t i ̇ Ph n m m (software) ph ng pháp x lý thông tin bao g m ch ng trình có ch c n ng u n, khai thác ph n c ng đ th c hi n yêu c u x lý thông tin Ph n m m n m ph ng pháp t ch c d li u t ng ng v i ch ng trình x lý thông tin Tìm ph ng pháp x lý thông tin có hi u qu , t ch c d li u t t l p trình th hi n ph ng pháp x lý v n đ c a ph n m m Tr c n m 1975, v i m t n i dung thô s (ch y u nguyên lý máy l p trình) mi n B c th ng dùng thu t ng "Máy tính n t " mi n Nam dùng thu t ng " i n toán" v i ý ngh a c a tin h c T t nhiên thu t ng đ u không ph n ánh đ y đ n i dung c a Tin h c Ngay M cho đ n ng i ta v n dùng thu t ng “khoa h c máy tính” (Computer Science), “x lý d li u” (Data Processing), “x lý thông tin” (Information Processing), "tính toán b ng máy tính" (Computing) đ ch nh ng m t tin h c C ng nên bi t r ng tên c a H i Tin h c Vi t Nam ti ng Anh đ c l y VAIP có ngu n g c t “Vietnam Association for Information Processing” ã t lâu, nhi u chuyên gia mu n có m t tên g i m i cho ngành khoa h c N m 1962, m t giáo s ng i Pháp tên Philippe Dreyfus đ ngh thu t ng informatique c s hai t “information” (thông tin) “automatique” (t đ ng hoá) Thu t ng đ c Vi n Hàn lâm khoa h c Pháp ch p nh n th c công b ngày 6/4/1966 kèm theo gi i thích v i n i dung nh đ nh ngh a tin h c nêu Trong h i th o n ph m khoa h c, thu t ng đ c Anh hoá thành t Informatics (chính ti ng Anh t này) Thu t ng đ c ch p nh n r ng rãi châu Âu nh ng đ c dùng B c M Cu i nh ng n m 70, m t nhóm nhà khoa h c Vi t ki u t i Pháp dùng thu t ng "Tin h c" v i ý ngh a c a t "Informatique" s d ng m t s h i th o t i Hà N i T thu t ng “Tin h c” đ c th c s d ng t i Vi t Nam Hi n c th gi i c ng có nhi u quan ni m khác v m t đ nh ngh a cho tin h c S khác th c ch t ch ph m vi l nh v c đ c coi tin h c Ngày tin h c xâm nh p vào m i l nh v c nên m t s n i ranh gi i gi a tin h c m t s ngành khác không rõ nét n a Ví d vi n thông (telecommunication) ngày chuy n d ch t công ngh t ng t (analog) sang công ngh s (digital) Ph n truy n d n nh ng môi tr ng truy n th ng t ng t nh ng ph n qu n lý, chuy n m ch, x lý d ch v đ u máy tính đ m nh n T đ ng hoá ngày c ng thay đ i r t nhi u v i nh ng x lý thông minh qua máy tính tr c truy n tín hi u u n đ n c c u ch p hành Trong th i gian v a qua nhi u nhà khoa h c đ ngh s d ng thu t ng "Công ngh Thông tin" (Information Technology) v i m t n i dung đ y đ h n, bao hàm đ c nh ng l nh v c, nh ng n n t ng ch y u c a khoa h c công ngh x lý thông tin d a máy tính Khi nói đ n y u t công ngh , ng i ta mu n nh n m nh đ n tính trình, tính t ch c ph ng pháp x lý thông tin h ng t i ng d ng nh ngh a Công ngh Thông tin đ c nhóm chuyên gia Vi t Nam đ ng đ u Giáo s Phan ình Di u (hi n công tác t i Tr ng i h c Công ngh , i h c Qu c gia Hà N i) nghiên c u, tham kh o t đ nh ngh a c a chuyên gia th gi i đ c đ a vào Ngh quy t 49/CP c a Chính ph v phát tri n Công ngh Thông tin c a Vi t Nam t 1996 nh sau: "Công ngh Thông tin t p h p ph ng pháp khoa h c, ph ng ti n công c k thu t hi n đ i - ch y u k thu t máy tính vi n thông - nh m t ch c khai thác s d ng có hi u qu ngu n tài nguyên thông tin r t phong phú ti m tàng m i l nh v c ho t đ ng c a ng i xã h i Công ngh thông tin đ c phát tri n n n t ng phát tri n c a công ngh Tin h c- i n t - Vi n thông T đ ng hoá" Nh v y Công ngh Thông tin mang m t ý ngh a r ng rãi h n, v a khoa h c, v a công ngh , v a k thu t, bao trùm c tin h c, vi n thông t đ ng hoá L u ý r ng nhi u n i ng i ta không xem vi n thông m t b ph n c a CNTT Vì th thay cho IT (Information Technology) ng i ta th ng dùng ICT (Information Communication Technology) Ngày 29 tháng n m 2006 Qu c h i n c C ng hoà Xã h i Ch ngh a Vi t Nam ban hành Lu t Công ngh Thông tin Theo CNTT đ c đ nh ngh a nh sau: Công ngh thông tin t p h p các ph ng pháp khoa h c, công ngh công c k thu t hi n đ i đ s n xu t, truy n đ a, thu th p, x lý, l u tr trao đ i thông tin s đây, thông tin s thông tin đ c t o l p b ng ph ng pháp dùng tín hi u s Câu h i t p Hãy làm rõ m i liên h gi a khái ni m thông tin, tin hi u, d li u ? Tìm m t ví d minh ho có thông tin ngh a gi m đ b t đinh M t l p có 48 sinh viên có 36 nam 12 n Trong m t cu c thi h c sinh gi i tin h c c a tr ng m t sinh viên c a l p đ c gi i nh t Ng i ta mu n bi t ng i Sau ng i ta đ c thông báo thêm, ng i đo t gi i c ng t ng nh n gi i nhì m t cu c thi c m hoa c a n sinh t ch c nhân ngày 8/3 Tính l ng tin nh n đ c thông báo n v đo tin bít Nh ng bít l i ch vi t t t c a c m t ch s nh phân "Binary Digit" Hãy lý gi i m i liên h gi a hai u T i nói x lý thông tin không làm t ng l ng tin Hãy nêu vai trò c a thông tin cu c s ng ... thông tin đ c chia thành thông tin liên t c thông tin r i r c Thông tin liên t c đ c tr ng cho đ i l ng mà s l ng giá tr có th ti p nh n đ c vô h n nh đ dài d ch chuy n c h c, n áp Thông tin r... Processing), “x lý thông tin (Information Processing), "tính toán b ng máy tính" (Computing) đ ch nh ng m t tin h c C ng nên bi t r ng tên c a H i Tin h c Vi t Nam ti ng Anh đ c l y VAIP có ngu n g c... đây, thông tin s thông tin đ c t o l p b ng ph ng pháp dùng tín hi u s Câu h i t p Hãy làm rõ m i liên h gi a khái ni m thông tin, tin hi u, d li u ? Tìm m t ví d minh ho có thông tin ngh a gi