Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Tin học đại cương - Chương 4: Giải quyết vấn đề, bài toán bằng máy tính trình bày các nội dung: Vấn đề - bài toán, thuật toán - thuật giải, các phương pháp biểu diễn thuật toán, các bước để giải một bài toán trên máy tính, tổng quan về ngôn ngữ lập trình.
CHƯƠNG 4: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ, BÀI TOÁN BẰNG MÁY TÍNH GV: Trần Phước Tuấn EMAIL: tranphuoctuan.khoatoan.dhsp@gmail.com Nội dung học Vấn đề - toán Thuật toán - thuật giải Các phương pháp biểu diễn thuật toán Các bước để giải toán máy tính Tổng quan ngơn ngữ lập trình Page T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 1 Vấn đề - tốn Khái niệm • Vấn đề thường dùng với nghĩa rộng toán, toán vấn đề mà để giải phải liên quan nhiều đến tính tốn • Pitago chia vấn đề mà người cần giải thành hai loại: – Theorema: vấn đề cần khẳng định tính – sai – Problema: vấn đề cần tìm giải pháp để để đạt mục tiêu từ điều kiện ban đầu Page T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Vấn đề - tốn Khái niệm • Theo nhiều kết nghiên cứu: việc giải vấn đề - tốn mà Pitago nêu diễn theo sơ đồ chung: AB • Ở đây: – A giả thiết, điều kiện ban đầu – B kết luận, mục tiêu cần đạt – suy luận, giải pháp cần xác định Page T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Vấn đề - toán Khái niệm • Ví dụ 1: Bài tốn kiểm tra tính ngun tố – Cho: Số nguyên dương N – Cần biết: N có số ngun tố hay khơng? • Ví dụ 2: Bài toán quản lý hồ sơ sinh viên – Cho: Hồ sơ gốc sinh viên trường – Cần biết: Bảng thống kê, phân loại sinh viên theo kết học tập Page T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Vấn đề - toán Khái niệm • Cấu trúc tốn: – Thơng tin đầu vào (input): cho trước – Thông tin đầu (output): cần tìm • Giải tốn: việc xác định tường minh output theo input q trình thực cách hiệu Page T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Vấn đề - toán Một số phương pháp giải vấn đề - tốn máy tính Page KĨ THUẬT CHIA ÐỂ TRỊ KĨ THUẬT “THAM LAM” QUY HOẠCH ÐỘNG KĨ THUẬT QUAY LUI KĨ THUẬT TÌM KIẾM ÐỊA PHƯƠNG T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Thuật toán – thuật giải Thuật toán – khái niệm • Thuật tốn khái niệm sở tốn học tin học • Thuật tốn dãy thị rõ ràng thi hành để hướng dẫn thực hành động nhằm đạt mục tiêu đặt • Thuật toán thể phương pháp để giải vấn đề Page T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Thuật toán – thuật giải Thuật toán – đặc trưng • Nhập (input) Các thuật tốn thường có giá trị đầu vào • Xuất (output) Từ giá trị vào thuật tốn cho kết • Tính xác định (definiteness) Các bước thuật tốn phải xác rõ ràng • Tính hữu hạn (finiteness) Thuật tốn phải cho lời giải (hay kết quả) sau số bước hữu hạn • Tính hiệu Tính hiệu đánh giá dựa số tiêu chuẩn khối lượng tính tốn, khơng gian thời gian sử dụng (khi thực thuật tốn máy tính) • Tính tổng qt Thuật tốn phải áp dụng cho tất tốn dạng, khơng áp dụng cho số trường hợp riêng lẻ Page T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Thuật tốn – thuật giải Thuật tốn • Cùng tốn có nhiều thuật tốn khác để giải • Thuật tốn đơn giản, dễ hiểu, có độ xác cao, bảo đảm mặt toán học, dễ triển khai máy, thời gian thao tác ngắn, gọi thuật toán tối ưu Page 10 T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Thuật toán – thuật giải Thuật tốn • Nghiên cứu thuật tốn vấn đề quan trọng tin học • Lý thuyết thuật tốn giải số vấn đề sau: – Những toán giải thuật tốn, tốn khơng giải thuật tốn – Tìm thuật tốn tốt nhất, tối ưu – Triển khai thuật tốn máy tính Page 11 T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Thuật toán – thuật giải Thuật tốn – ví dụ Thuật tốn giải phương trình bậc hai: AX2 + BX + C = (A 0) -Bước : Tính DELTA = B*B-4*A*C -Bước : So sánh DELTA với số -Bước : Rẽ làm trường hợp : -Trường hợp DELTA < : vô nghiệm; -Trường hợp DELTA = : B X1 X 2* A -Trường hợp DELTA > : X 1,2 Page 12 b b 4ac 2a T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Thuật toán – thuật giải Thuật toán – cấu trúc Tuần tự: thực hết lệnh đến lệnh khác Rẽ nhánh: tùy theo liệu đầu vào mà ta định thực câu lệnh Lặp: thực lại nhiều lần số câu lệnh điều kiện khơng thỏa mãn Page 13 T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Thuật toán – thuật giải Thuật giải • Khái niệm thuật tốn trình bày cánh cửa khép kín cho việc giải tốn vì: – Nhiều tốn khơng thỏa đặc trưng thuật tốn – Có nhiều tốn chưa tìm thuật tốn chưa chứng minh có thuật tốn hay khơng – Có tốn có thuật tốn khó thực không thực Page 14 T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Thuật toán – thuật giải Thuật giải • Từ nhận định người ta thấy rằng: cần phải có đổi cho khái niệm thuật tốn “Thuật giải” THUẬT GIẢI CŨNG LÀ THUẬT TỐN NHƯNG MỞ RỘNG CHO CÁC ĐIỀU KIỆN – Tính xác định – Tính đắn Page 15 T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Thuật toán – thuật giải Thuật giải – mở rộng tính xác định • Tính xác định thực chất tính đơn trị cách giải thuật tốn rõ ràng tối đa • Trong thực tế có nhiều tốn vi phạm tính xác định mà cho kết qủa Như thay cho việc xây dựng tồn q trình giải cần cách chuyển từ bước i sang bước i+1 • Cách gỉai ngẫu nhiên, đệ quy mở rộng tính xác định Page 16 T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Thuật toán – thuật giải Thuật giải – mở rộng tính đắn • Tính đắn hiểu cho kết • Trong thực tế số gần chấp nhận • Ngồi dùng cách giải heuristic đơn giản, độc đáo cho kết qủa cách sáng tạo Page 17 T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Các phương pháp biểu diễn thuật tốn • Ngơn ngữ tự nhiên • Lưu đồ - sơ đồ khối • Mã giả Page 18 T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Các phương pháp biểu diễn thuật tốn Ngơn ngữ tự nhiên • Liệt kê thao tác, thị ngơn ngữ tự nhiên • Ví dụ: Có 43 que diêm Hai người chơi luân phiên bốc diêm Mỗi lượt, người bốc từ đến que diêm Người bốc cuối thắng Page 19 T.P.Tuấn-TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG 9/16/2008 Các phương pháp biểu diễn thuật tốn Ngơn ngữ tự nhiên • Giải thuật để người trước thắng diễn tả cách liệt kê bước sau: – Bước 1: Bốc que đợi đối phương – Bước 2: Đối phương bốc (giả sử x que, 0