© 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 1 Kỹ thuật lập trình 0101010101010101100001 0101010101010101100001 0101010101010101100001 0101010100101010100101 0101010100101010100101 0101010100101010100101 1010011000110010010010 1010011000110010010010 1010011000110010010010 1100101100100010000010 1100101100100010000010 1100101100100010000010 0101010101010101100001 0101010101010101100001 0101010101010101100001 0101010100101010100101 0101010100101010100101 0101010100101010100101 1010011000110010010010 1010011000110010010010 1010011000110010010010 1100101100100010000010 1100101100100010000010 1100101100100010000010 0101010101010101100001 0101010101010101100001 0101010101010101100001 0101010100101010100101 0101010100101010100101 0101010100101010100101 1010011000110010010010 1010011000110010010010 1010011000110010010010 1100101100100010000010 1100101100100010000010 1100101100100010000010 9/8/2006 y = A*x + B*u; x = C*x + d*u; StateController start() stop() LQGController start() stop() Chương 4: Khái quát về cấu trúc dữ liệu 2 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Khái quát về cấutrúcdữ liệu Nộidung chương 4 4.1 Cấutrúcdữ liệulàgì? 4.2 Mảng và quảnlýbộ nhớ₫ộng 4.2 Xây dựng cấu trúc Vector 4.3 Xây dựng cấutrúcList 3 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Khái quát về cấutrúcdữ liệu 4.1 Giớithiệuchung Phầnlớn các bài toán trong thựctế liên quan tớicác dữ liệuphứchợp, những kiểudữ liệucơ bảntrong ngôn ngữ lập trình không ₫ủ biểudiễn Ví dụ: —Dữ liệu sinh viên: Họ tên, ngày sinh, quê quán, mã số SV, . —Môhìnhhàmtruyền: Đathứctử số, ₫athứcmẫusố —Môhìnhtrạng thái: Các ma trận A, B, C, D —Dữ liệuquátrình: Tên₫ạilượng, dải ₫o, giá trị, ₫ơnvị, thời gian, cấpsaisố, ngưỡng giá trị, . — Đốitượng ₫ồ họa: Kích thước, màu sắc, ₫ường nét, phông chữ, . Phương pháp biểudiễndữ liệu: ₫ịnh nghĩakiểudữ liệumớisử dụng cấu trúc (struct, class, union, .) 4 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Khái quát về cấutrúcdữ liệu Vấn ₫ề: Biểudiễntậphợpdữ liệu Đasố những dữ liệuthuộcmột ứng dụng có liên quan với nhau => cầnbiểudiễntrongmộttậphợpcócấu trúc, ví dụ: — Danhsáchsinhviên: Cácdữ liệu sinh viên ₫ượcsắpxếptheo thứ tự Alphabet —Mộ hình tổng thể cho hệ thống ₫iều khiển: Bao gồm nhiều thành phầntương tác —Dữ liệuquátrình: Mộttậpdữ liệucóthể mang giá trị của một ₫ạilượng vào các thời ₫iểmgián₫oạn, các dữ liệu ₫ầu vào liên quan tớidữ liệu ₫ầura — Đốitượng ₫ồ họ a: Mộtcửasổ bao gồm nhiều ₫ốitượng ₫ồ họa, mộtbảnvẽ cũng bao gồm nhiều ₫ốitượng ₫ồ họa Thông thường, các dữ liệutrongmộttậphợpcócùng kiểu, hoặcítralàtương thích kiểuvớinhau Kiểumảng không phải bao giờ cũng phù hợp! 5 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Khái quát về cấutrúcdữ liệu Vấn ₫ề: Quảnlý(tậphợp) dữ liệu Sử dụng kếthợpmộtcáchkhéoléokiểucấutrúcvà kiểumảng ₫ủ ₫ể biểudiễncáctậphợpdữ liệubấtkỳ Các giảithuật (hàm) thao tác vớidữ liệu, nhằmquản lý dữ liệumộtcáchhiệuquả: —Bổ sung mộtmụcdữ liệumớivàomột danh sách, mộtbảng, mộttậphợp, . —Xóamộtmụcdữ liệutrongmột danh sách, bảng, tậphợp, —Tìmmộtmụcdữ liệutrongmột danh sách, bảng tậphợp, . theo mộttiêuchuẩncụ thể —Sắpxếpmột danh sách theo mộttiêuchuẩnnào₫ó — 6 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Khái quát về cấutrúcdữ liệu QuảnlýDL thế nàolàhiệuquả? Tiếtkiệmbộ nhớ: Phần "overhead" không ₫áng kể so vớiphầndữ liệuthực Truy nhập nhanh, thuậntiện: Thờigiancầnchobổ sung, tìm kiếm và xóa bỏ các mụcdữ liệuphảingắn Linh hoạt: Số lượng các mụcdữ liệu không (hoặcít) bị hạnchế cố₫ịnh, không cầnbiếttrướckhitạocấu trúc, phù hợpvớicả bài toán nhỏ và lớn Hiệuquả quảnlýdữ liệuphụ thuộcvào —Cấutrúcdữ liệu ₫ượcsử dụng —Giảithuật ₫ượcápdụng cho bổ sung, tìm kiếm, sắpxếp, xóa bỏ 7 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Khái quát về cấutrúcdữ liệu Các cấutrúcdữ liệu thông dụng Mảng (nghĩarộng): Tậphợpcácdữ liệucóthể truy nhậptùyý theochỉ số Danh sách (list): Tậphợpcácdữ liệu ₫ược móc nối ₫ôi mộtvớinhauvàcóthể truy nhậptuầntự Cây (tree): Tậphợpcácdữ liệu ₫ược móc nốivới nhau theo cấutrúccây, cóthể truy nhậptuầntự từ gốc —Nếumỗi nút có tối ₫a hai nhánh: cây nhị phân (binary tree) Bìa, bảng (map): Tậphợpcácdữ liệucósắpxếp, có thể truy nhậprất nhanh theo mã khóa (key) Hàng ₫ợi (queue): Tậphợpcácdữ liệucósắpxếp tuầntự, chỉ bổ sung vào từ một ₫ầuvàlấyratừ₫ầu còn lại 8 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Khái quát về cấutrúcdữ liệu Các cấutrúcdữ liệu thông dụng (tiếp) Tậphợp(set): Tậphợpcácdữ liệu ₫ượcsắpxếptùyý nhưng có thể truy nhậpmộtcáchhiệuquả Ngănxếp (stack): Tậphợpcácdữ liệu ₫ượcsắpxếp tuầntự, chỉ truy nhập ₫ượctừ một ₫ầu Bảng hash (hash table): Tậphợpcácdữ liệu ₫ượcsắp xếpdựatheomộtmãsố nguyên tạoratừ mộthàm ₫ặ cbiệt Bộ nhớ vòng (ring buffer): Tương tự như hàng ₫ợi, nhưng dung lượng có hạn, nếuhếtchỗ sẽ₫ượcghi quay vòng Trong toán họcvàtrong₫iềukhiển: vector, ma trận, ₫athức, phân thức, hàm truyền, . 9 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Khái quát về cấutrúcdữ liệu 4.2 Mảng và quảnlýbộ nhớ₫ộng Mảng cho phép biểudiễnvàquảnlýdữ liệumộtcách khá hiệuquả: — Đọcvàghidữ liệurất nhanh qua chỉ số hoặcqua ₫ịachỉ —Tiếtkiệmbộ nhớ Các vấn ₫ề củamảng tĩnh: VD: Student student_list[100]; —Số phầntử phảilàhằng số (biếttrước khi biên dịch, ngườisử dụng không thể nhậpsố phầntử, không thể cho số phầntừ là mộtbiến) => kém linh hoạt —Chiếmchỗ cứng trong ngănxếp(₫ốivớibiếncụcbộ) hoặc trong bộ nhớ dữ liệuchương trình (₫ốivớibiếntoàncục) => sử dụng bộ nhớ kém hi ệuquả, kém linh hoạt 10 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 4: Khái quát về cấutrúcdữ liệu Mảng ₫ộng Mảng ₫ộng là mộtmảng ₫ượccấpphátbộ nhớ theo yêu cầu, trong khi chương trình chạy #include <stdlib.h> /* C */ int n = 50; . float* p1= (float*) malloc(n*sizeof(float)); /* C */ double* p2= new double[n]; // C++ Sử dụng con trỏ₫ểquảnlýmảng ₫ộng: Cách sử dụng không khác so vớimảng tĩnh p1[0] = 1.0f; p2[0] = 2.0; Sau khi sử dụng xong => giải phóng bộ nhớ: free(p1); /* C */ delete [] p2; // C++ [...]... // // never do it access violation! OK OK // // // // OK access violation! very bad! OK, new array 12 Cấp phát bộ nhớ ₫ộng cho biến ₫ơn Ý nghĩa: Các ₫ối tượng có thể ₫ược tạo ra ₫ộng, trong khi chương trình chạy (bổ sung sinh viên vào danh sách, vẽ thêm một hình trong bản vẽ, bổ sung một khâu trong hệ thống, ) © 2004, HOÀNG MINH SƠN Cú pháp int* p = new int; *p = 1; p[0]= 2; // the same as above p[1]=... khác với mảng một phần tử! Chương 4: Khái quát về cấu trúc dữ liệu 13 Ý nghĩa của sử dụng bộ nhớ ₫ộng Hiệu suất: — Bộ nhớ ₫ược cấp phát ₫ủ dung lượng theo yêu cầu và khi ₫ược yêu cầu trong khi chương trình ₫ã chạy — Bộ nhớ ₫ược cấp phát nằm trong vùng nhớ tự do còn lại của máy tính (heap), chỉ phụ thuộc vào dung lượng bộ nhớ của máy tính — Bộ nhớ có thể ₫ược giải phóng khi không sử dụng tiếp © 2004,... date_list); for (int i=0; i < n; ++i) { } for ( ) { cout pNext; } if (pItem != 0) { if (pItem == l.pHead) l.pHead = 0; else pItemBefore->pNext = pItem->pNext; delete pItem; } return pItem != 0; } Chương 4: Khái quát về cấu trúc dữ liệu 30 Chương trình minh họa © 2004, HOÀNG MINH SƠN #include #include "list.h" using namespace std; void main() { MessageList myMailBox; initMessageList(myMailBox); addMessage(myMailBox,"Hi","Welcome, my... ngày tháng là tham số) Xóa bỏ ₫i một ngày lễ ở ₫ầu danh sách Xóa bỏ ₫i một ngày lễ ở giữa danh sách (₫ưa ngày tháng là tham số) — Xóa bỏ ₫i toàn bộ danh sách © 2004, HOÀNG MINH SƠN — — — — Viết chương trình minh họa cách sử dụng Chương 4: Khái quát về cấu trúc dữ liệu 32 . © 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 1 Kỹ thuật lập trình 0101010101010101100001 0101010101010101100001 0101010101010101100001. thựctế liên quan tớicác dữ liệuphứchợp, những kiểudữ liệucơ bảntrong ngôn ngữ lập trình không ₫ủ biểudiễn Ví dụ: —Dữ liệu sinh viên: Họ tên, ngày sinh, quê