Bài giảng Cấu trúc dữ liệu và giải thuật: Các cấu trúc dữ liệu cơ bản được biên soạn bởi các giảng viên Văn Chí Nam, Nguyễn Thị Hồng Nhung và Đặng Nguyễn Đức Tiến trình bày về các nội dung: danh sách liên kết, giải thuật ngăn xếp, giải thuật hàng đợi. Để biết rõ hơn về nội dung chi tiết, mời các bạn cùng tham khảo.
Giảng viên: Văn Chí Nam – Nguyễn Thị Hồng Nhung – Đặng Nguyễn Đức Tiến Danh sách liên kết Ngăn xếp Hàng đợi Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 Giới thiệu Các loại danh sách liên kết Các thao tác danh sách liên kết So sánh danh sách liên kết mảng Ứng dụng Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS Mảng: cấu trúc liệu quen thuộc Tập Số có thứ tự lượng phần tử cố định (tĩnh) Cấp phát vùng nhớ liên tục xuất phần tử thông qua số Truy Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 Đánh giá thao tác mảng: xuất phần tử? Truy Cập nhật? Chèn Xoá phần tử? phần tử? Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS Thực tế: Khơng xác định xác số lượng phần tử sách bệnh nhân: tăng/giảm Danh sách sinh viên: tăng/giảm Danh Vùng nhớ thay đổi trình sử dụng => Không đủ vùng nhớ cấp phát liên tục => Cấu trúc liệu động đáp ứng nhu cầu Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 Danh sách liên kết đơn Danh sách liên kết kép singly linked list uni-directional linked list doubly linked list bi-directional linked list Danh sách liên kết vòng circularly linked list ring list Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS Mỗi phần tử có MỘT liên kết đến phần tử phía sau 12 37 99 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 10 Mỗi phần tử có HAI liên kết đến phần tử đứng sau trước 12 99 37 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 11 Có mối liên kết phần tử cuối phần tử đầu 12 99 37 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 12 Phần tử (Node, Element) Phần Ví tử = Dữ liệu + Liên kết dụ: Phần tử có liên kết Phần tử có liên kết Phần tử rỗng 12 99 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 13 Ví dụ: Phần tử có liệu gồm thành phần number Phần tử có liệu gồm thành phần name id number Phần tử có liệu gồm cấu trúc name id number Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 14 Sinh viên tự viết phần cài đặt cho ví dụ Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 15 Mỗi danh sách liên kết bao gồm: Con trỏ đến phần tử đầu (hoặc/và cuối) danh sách (Các) phần tử danh sách Dữ liệu Các mối liên kết 12 99 37 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 16 12 99 37 pHead 12 99 pHead 37 pTail Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 17 Thêm phần tử Duyệt danh sách Xoá phần tử Truy xuất phần tử Xoá danh sách Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 18 Vào đầu danh sách Sau phần tử Vào cuối danh sách Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 19 Vào đầu danh sách: Nếu danh sách rỗng Phần Ngược tử vừa thêm phần tử đầu danh sách lại, 37 99 12 pHead Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 20 Sau phần tử (pNode): Nếu danh sách rỗng? Nếu danh sách khác rỗng? Tạo node có liệu Data Cập nhật lại liên kết pNode node vừa tạo 12 pNode X 99 37 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 10 47 Chỉ lấy giá trị phần tử đầu mà khơng hủy khỏi ngăn xếp Input: Output: giá trị đỉnh ngăn xếp Giải thuật: Kiểm tra xem ngăn xếp có rỗng khơng? Trả giá trị phần tử đỉnh ngăn xếp Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 48 Ví dụ Đỉnh = 3 Ngăn xếp ban đầu Đỉnh = Ngăn xếp sau gettop() return 4; Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 24 49 Cho biết nội dung stack sau thực thao tác dãy (từ trái sang phải): EAS*Y**QUE***ST***I*ON Mỗi chữ dấu * tương ứng thao tác stack đó: Một chữ tượng trưng cho thao tác thêm chữ vào stack Dấu * tượng trưng cho thao tác lấy nội dung phần tử stack in lên hình Cho biết kết xuất hình sau hoàn tất chuỗi trên? Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 50 Cho biết nội dung stack giá trị biến sau thực liên tiếp thao tác sau: (Ban đầu biến khởi tạo: A= 5, B = 3, C= 7) a Tạo stack b push A c push C*C d pop lưu trữ vào biến B e push B+A f pop lưu trữ vào biến A g pop lưu trữ vào biến B Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 25 51 Biểu thức dạng trung tố: dấu phép tốn hai ngơi ln đặt tốn hạng Ví dụ: A + B * C A+ B * C - D (A+B) * C (A + B )* (C – D) Qui định thứ tự ưu tiên phép toán Dùng dấu ngoặc để phân biệt thứ tự thực Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 52 Biểu thức dạng tiền tố: Trung tố Tiền tố A+ B +AB (A+B)*C *+ A B C (A + B )* (C – D) *+AB – C D Biểu thức dạng hậu tố: Trung tố Hậu tố A+ B AB + (A+B)*C AB + C * (A + B )* (C – D) AB+CD -* Không cần thiết phải dùng dấu ngoặc Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 26 53 Mã giả: P biểu thức trung tố ban đầu, Q biểu thức kết dạng hậu tố 0.1 push(‘(‘); 0.2 Thêm ‘)’ vào P while (chưa hết biểu thức P) { đọc kí tự x P (từ trái qua phải) if (x toán hạng) Thêm x vào Q if (x dấu ngoặc mở) push(x); Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 54 Mã giả: if (x toán tử) 4.1 while( thứ tự ưu tiên đỉnh >= x) 4.1.1 w = pop(); 4.1.2 Thêm w vào Q 4.2 push(x); if (x dấu ngoặc đóng) 5.1 while( chưa gặp ngoặc mở) 4.1.1 w = pop(); 4.1.2 Thêm w vào Q 5.2 pop();//đẩy ngoặc mở khỏi ngăn xếp } Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 27 55 Ví dụ 1: P = ( A + B ) * ( C - ( D + A ) ) Kí tự đọc ( A + B ) * ( C - ( Trạng thái ngăn xếp Q= + + ( ( ( ( ( ( ( ( A ( B + D + A + + ( ( ( ( ) ) - - - - - - ( ( ( ( ( ( ( ( * * * * * * * * * * ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( A + - C D * Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 56 Ví dụ 2: đổi biểu thức trung tố P = A + (B * C – (D / E ^ F) * G) * H sang biểu thức dạng hậu tố Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 28 57 Dùng biến đổi số Lượng giá biểu thức hậu tố Trong trình biên dịch, ngăn xếp sử dụng để lưu môi trường thủ tục Dùng số toán lý thuyết đồ thị Khử đệ qui đuôi Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 58 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 29 59 Giới thiệu Các thao tác Ứng dụng Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 60 Giới thiệu: vật đối tượng làm việc theo qui tắc vào trước trước (FIFO) Các đối tượng thêm vào hàng đợi lúc có đối tượng thêm vào lấy khỏi hàng đợi Là Đầu Cuối Việc thêm vào diễn cuối, việc lấy diễn đầu Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 30 61 Thao tác bản: Enqueue: Thêm đối tượng vào cuối hàng đợi Dequeue: Lấy đối tượng đầu khỏi hàng đợi Thao tác khác: Lưu trữ hàng đợi Kiểm tra hàng đợi rỗng Kiểm tra hàng đợi đầy Lấy thông tin đối tượng đầu hàng đợi Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 62 Lưu trữ mảng: Khai báo mảng chiều với kích thước tối đa N f địa phần tử nằm đầu, r địa phần tử nằm cuối Hàng đợi 6 f=2 r=6 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 31 63 Lưu trữ mảng: Các phần tử hàng đợi di chuyển khắp ô nhớ coi không gian dành cho hàng đợi theo dạng xoay vòng Hàng đợi xoay vòng: 6 r=2 f=6 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 64 Lưu trữ hàng đợi danh sách liên kết đơn Phần tử đầu DSLK phần tử đầu hàng đợi Phần tử cuối DSLK phần tử cuối hàng đợi 12 pHead 99 37 pTail Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 32 65 Input: Output: TRUE hàng đợi rỗng FALSE hàng đợi không rỗng Hàng đợi rỗng: Mảng: ô nhớ không chứa liệu DSLK: pHead = NULL Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 66 Input: Output: TRUE hàng đợi đầy FALSE hàng đợi không đầy Hàng đợi đầy: Mảng: ô nhớ cuối hàng đợi chứa liệu DSLK: không cấp phát vùng nhớ cho phần tử Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 33 67 Input: giá trị cần thêm Output: Giải thuật thêm phần tử (EnQueue) Kiểm tra hàng đợi đầy chưa? Trong trường hợp lưu trữ mảng: kiểm tra điều kiện xoay vòng Thêm phần tử vào cuối hàng đợi Cập nhật địa phần tử cuối hàng đợi Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 68 Ví dụ: Hàng đợi ban đầu 6 r=6 f=2 EnQueue(9) f=2 r=7 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 34 69 Input: Output: giá trị phần tử đầu hàng đợi Giải thuật lấy phần tử đầu (DeQueue) Kiểm tra hàng đợi có rỗng khơng? Xóa phần tử đầu khỏi hàng đợi Cập nhật địa phần tử đầu hàng đợi Trong trường hợp lưu trữ mảng: kiểm tra điều kiện xoay vòng Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 70 Ví dụ: Hàng đợi ban đầu 6 r=6 f=2 DeQueue() = f=3 r=6 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 35 71 Chỉ lấy thơng tin đối tượng đầu hàng đợi mà không hủy đối tượng khỏi hàng đợi Input: hàng đợi Output: giá trị đối tượng đầu hàng đợi Giải thuật: Kiểm tra hàng đợi rỗng? Trả giá trị phần tử đầu hàng đợi Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 72 Ví dụ: Hàng đợi ban đầu 6 r=6 f=2 GetFront() = f=2 r=6 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 36 73 Bộ đệm bàn phím máy tính Xử lý lệnh máy tính: hàng đợi thơng điệp Windows, hàng đợi tiến trình … Thường dùng hệ mơ Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 74 Cho hàng đợi ban đầu sau: (hàng đợi có tối đa phần tử) A B C f=1 r=3 Vẽ tình trạng hàng đợi, cho biết giá trị f, r tương ứng với lần thực thao tác sau: a Bổ sung E vào hàng đợi b Loại phần tử khỏi hàng đợi c Bổ sung I, J, K vào hàng đợi d Loại phần tử khỏi hàng đợi e Bổ sung O vào hàng đợi f Loại phần tử khỏi hàng đợi Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 37 75 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 38 ... *, & khoảng trắng Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 34 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 17 35 Giới thiệu Các thao tác Ký pháp Ba Lan Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS... đồ thị Khử đệ qui đuôi Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 58 Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 29 59 Giới thiệu Các thao tác Ứng dụng Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011... phần tử Xoá danh sách Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 18 Vào đầu danh sách Sau phần tử Vào cuối danh sách Cấu trúc liệu giải thuật – HCMUS 2011 ©FIT-HCMUS 19 Vào đầu danh sách: