Bài giảng cấu trúc dữ liệu và giải thuật các cấu trúc dữ liệu

Cấu trúc liệu & Giải thuật (Data Structures and Algorithms) Các cấu trúc liệu Nguyễn Tri Tuấn Khoa CNTT – ĐH.KHTN.Tp.HCM Email: nttuan@fit.hcmus.edu.vn LOGO CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung Các cấu trúc liệu Cây nhị phân – Binary Trees Các cấu trúc liệu nâng cao Winter 2017 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Các cấu trúc liệu (Fundamental Data Structures) 1.1 Các danh sách liên kết – Linked Lists 1.2 Ngăn xếp – Stack 1.3 Hàng đợi - Queue Winter 2017 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Danh sách liên kết – Linked Lists  Đặt vấn đề  Danh sách liên kết ?  So sánh Mảng Danh sách liên kết  Danh sách liên kết đơn (Singly Linked List)  Danh sách liên kết đôi (Doubly Linked List) Winter 2017 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Đặt vấn đề (1)  Nếu muốn thêm (Insert) phần tử vào mảng, phải ? 10 13 11 12 ? 18 Winter 2017 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Đặt vấn đề (2)  Phải di chuyển phần tử phía sau vị trí 10 18 13 11 12 12  …rồi chèn phần tử vào 10 18 13 11  Vậy chi phí O(n) Winter 2017 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Đặt vấn đề (3)  Tương tự, chi phí xóa phần tử mảng O(n)  Làm thêm (hay xố) phần tử mà khơng phải di chuyển phần tử khác ? Winter 2017 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Đặt vấn đề (4)  Ta tách rời phần tử mảng, kết nối chúng lại với “móc xích” 10 20 Winter 2017 30 CuuDuongThanCong.com … … (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Đặt vấn đề (5)  Thao tác thêm phần tử cần thay đổi mối liên kết chỗ 10 20 30 … … 18  Chi phí O(1) Winter 2017 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Danh sách liên kết ? (1)  Hãy viết đặc điểm DSLK  Ít đặc điểm Winter 2017 10 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Các cấu trúc liệu (Fundamental Data Structures) 1.1 Các danh sách liên kết – Linked Lists 1.2 Ngăn xếp – Stack 1.3 Hàng đợi - Queue Winter 2017 35 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Hàng đợi - Queue  Định nghĩa  Các thao tác  Cài đặt Queue mảng  Cài đặt Queue DSLK đơn  Ứng dụng Queue Winter 2017 36 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Định nghĩa  Queue cấu trúc liệu:  Dùng để lưu trữ nhiều phần tử liệu  Hoạt động theo chế “Vào trước – Ra trước” (First In/First Out – FIFO) Winter 2017 37 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Các thao tác (1)  Khởi tạo Queue rỗng  Xóa Queue  Kiểm tra Queue rỗng ?  Thêm phần tử vào cuối Queue (EnQueue)  Lấy phần tử đầu Queue (DeQueue)  Lấy phần tử đầu Queue mà khơng xóa Winter 2017 38 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Các thao tác (2)  EnQueue: thêm phần tử vào cuối Queue  DeQueue: lấy phần tử đầu Queue Winter 2017 39/203 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Các thao tác (3) Minh họa thao tác EnQueue Winter 2017 40/203 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Các thao tác (4) Minh họa thao tác DeQueue Winter 2017 41 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Cài đặt Queue dùng mảng (1) Cấu tạo Queue Winter 2017 42 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Cài đặt Queue dùng mảng (2) Minh họa hình ảnh phần tử chứa Queue Winter 2017 43 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Cài đặt Queue dùng mảng (3) Khi thêm nhiều phần tử, làm “tràn” mảng  “Tràn giả” Winter 2017 44 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Cài đặt Queue dùng mảng (4) Giải pháp cho tình “tràn giả”: xử lý mảng danh sách vòng Winter 2017 45 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Cài đặt Queue dùng mảng (5) template class QUEUE { private: T *items; int front; int rear; int count; int maxSize; public: QUEUE(int size); // array of queue items // maximum size of queue // // QUEUE(const QUEUE &aQueue); // ~QUEUE(); // create queue with ‘size’ items copy constructor destructor // operations bool isEmpty(); bool enqueue(T newItem); bool dequeue(T &item); bool frontValue(T &item); }; // end class Winter 2017 46 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Cài đặt Queue dùng DSLK đơn (1) - Enqueue: thêm node vào cuối DSLK đơn - Dequeue: xóa node đầu DSLK đơn Winter 2017 47 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Cài đặt Queue dùng DSLK đơn (2) template class QUEUE { private: struct QueueNode { T data; // data of item on the queue QueueNode *next; // pointer to next node }; QueueNode *front; QueueNode *rear; public: QUEUE(); QUEUE(const QUEUE &aStack); ~QUEUE(); // default constructor // copy constructor // destructor // operations bool isEmpty(); bool enqueue(T newItem); bool dequeue(T &item); bool frontValue(T &item); }; // end class Winter 2017 48 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Ứng dụng Queue  Quản lý xếp hàng (theo số thứ tự) VD Tại ngân hàng, bệnh viện,…  Quản lý phục vụ in ấn (máy in) Winter 2017 49 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt ... dung Các cấu trúc liệu Cây nhị phân – Binary Trees Các cấu trúc liệu nâng cao Winter 2017 CuuDuongThanCong.com (C) Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Các cấu. .. https://fb.com/tailieudientucntt Định nghĩa  Stack cấu trúc liệu:  Dùng để lưu trữ nhiều phần tử liệu  Hoạt động theo chế “Vào sau – Ra trước” (Last In/First Out – LIFO) ** Cấu trúc Stack phát minh năm 1955, đăng... Nguyen Tri Tuan - Truong DH.KHTN DHQG-HCM https://fb.com/tailieudientucntt Các cấu trúc liệu (Fundamental Data Structures) 1.1 Các danh sách liên kết – Linked Lists 1.2 Ngăn xếp – Stack 1.3 Hàng đợi