Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

ΠΛΗ10 ΜΑΘΗΜΑ 2.7

2,517 views

Published on

A. Αναδρομή
1) Αναδρομικές Συναρτήσεις
1.1) Υπολογισμός Παραγοντικού
1.2) Δυαδική Αναζήτηση (Binary Search)
2) Αναδρομικές Διαδικασίες
2.1) Ταξινόμηση με Συγχώνευση (Merge Sort)
2.2) Γρήγορη Ταξινόμηση (Quick Sort)
Β. Ασκήσεις
1) Οι αριθμοί Fibonacci
2) Υπολογισμός ΜΚΔ με τον αλγόριθμο του Ευκλείδη
3) Πρόγραμμα: Ταξινόμηση Πίνακα

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

ΠΛΗ10 ΜΑΘΗΜΑ 2.7

  1. 1. ΠΛΗ10 ΕΝΟΤΗΤΑ 2: Αλγόριθµοι και Ψευδογλώσσα Μάθηµα 2.7: Αναδροµή ∆ηµήτρης Ψούνης
  2. 2. A. Αναδροµή 1. Αναδροµικές Συναρτήσεις 1. Υπολογισµός Παραγοντικού 2. ∆υαδική Αναζήτηση (Binary Search) 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort) 2. Γρήγορη Ταξινόµηση (Quick Sort) Β. Ασκήσεις 1. Οι αριθµοί Fibonacci 2. Υπολογισµό ΜΚ∆ µε τον αλγόριθµο του Ευκλείδη 3. Πρόγραµµα: Ταξινόµηση Πίνακα ∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Περιεχόµενα Μαθήµατος 2
  3. 3. Α. Αναδροµή 1. Αναδροµικές Συναρτήσεις 3∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Ο όρος αναδροµή αναφέρεται σε µια συνάρτηση που καλεί τον εαυτό της! Άρα µια συνάρτηση (ή διαδικασία) που στο σώµα της καλεί τον εαυτό της, θα ονοµάζεται αναδροµική συνάρτηση (αντίστοιχα αναδροµική διαδικασία). Η δηµιουργία µιας αναδροµικής συνάρτησης είναι πολύ χρήσιµη, ιδίως όταν κατασκευάζουµε πράγµατα που ορίζονται αναδροµικά! Ας δούµε ένα παράδειγµα: Το παραγοντικό του φυσικού αριθµού n ορίζεται ως: ! ∙ 1 ∙ 2 ∙ ⋯ 2 ∙ 1 π.χ. έχουµε 1! 1, 2! 2 ∙ 1, 3! 3 ∙ 2 ∙ 1 6, 4! 4 ∙ 3 ∙ 2 ∙ 1 24 κ.ο.κ. Το παραγοντικό ορίζεται ωστόσο και αναδροµικά ως εξής: ! ∙ 1 ! αν 1 ! 1, αν 1
  4. 4. Α. Αναδροµή 1. Αναδροµικές Συναρτήσεις 1. Υπολογισµός Παραγοντικού 4∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ factorial ∆Ε∆ΟΜΕΝΑ n,res: INTEGER; ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ factorial(n): INTEGER ∆ΙΕΠΑΦΗ ΕΙΣΟ∆ΟΣ n: INTEGER; ΕΞΟ∆ΟΣ factorial: INTEGER; ∆Ε∆ΟΜΕΝΑ y:INTEGER; ΑΡΧΗ ΕΑΝ (n=1) ΤΟΤΕ factorial:=1; ΑΛΛΙΩΣ y:=factorial(n-1); factorial:=n*y; ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ ΤΕΛΟΣ-ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΑΡΧΗ ΤΥΠΩΣΕ(EOLN, "∆ώσε το n: "); ∆ΙΑΒΑΣΕ(n); res:=factorial(n); ΤΥΠΩΣΕ(n,"!=",res); ΤΕΛΟΣ
  5. 5. Α. Αναδροµή 1. Αναδροµικές Συναρτήσεις 1. Υπολογισµός Παραγοντικού 5∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Στον υπολογισµό µίας αναδροµικής συνάρτησης, κάθε αναδροµική κλήση έχει και το δικό της χώρο στη µνήµη. Ας δούµε πως τρέχει η κλήση factorial(3): Καλεί την factorial(2): Καλεί την factorial(1): ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ factorial(n): INTEGER ΑΡΧΗ ΕΑΝ (n=1) ΤΟΤΕ factorial:=1; ΑΛΛΙΩΣ y:=factorial(n-1); factorial:=n*y; ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ ΤΕΛΟΣ-ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ n … Χώρος της fact(3) 3 y n Χώρος της fact(3) 3 y Χώρος της fact(2) n y 2 n Χώρος της fact(3) 3 y Χώρος της fact(2) n y 2 Χώρος της fact(1) n y 1
  6. 6. Α. Αναδροµή 1. Αναδροµικές Συναρτήσεις 1. Υπολογισµός Παραγοντικού 6∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή H factorial(1) επιστρέφει 1: Η factorial(2) αποθηκεύει το 1 στο y έπειτα επιστρέφει 2*1. Η factorial(2) αποθηκεύει το 1 στο y έπειτα επιστρέφει 3*2 ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ factorial(n): INTEGER ΑΡΧΗ ΕΑΝ (n=1) ΤΟΤΕ factorial:=1; ΑΛΛΙΩΣ y:=factorial(n-1); factorial:=n*y; ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ ΤΕΛΟΣ-ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ n Χώρος της fact(3) 3 y Χώρος της fact(2) n y 2 Χώρος της fact(1) n y 1 1 1 n Χώρος της fact(3) 3 y Χώρος της fact(2) n y 2 2 1 n Χώρος της fact(3) 3 y 6 2 main
  7. 7. Α. Αναδροµή 1. Αναδροµικές Συναρτήσεις 1. Υπολογισµός Παραγοντικού 7∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Για να απεικονίσουµε τις αναδροµικές κλήσεις που γίνονται προτιµάται µία παράσταση όπου κάθε αναδροµική κλήση στοιχίζεται λίγο δεξιότερα. Με τον τρόπο αυτό µπορούµε να παρακολουθήσουµε αρκετά ικανοποιητικά την εκτέλεση ενός αναδροµικού κώδικα: ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ factorial(n): INTEGER ΑΡΧΗ ΕΑΝ (n=1) ΤΟΤΕ factorial:=1; ΑΛΛΙΩΣ y:=factorial(n-1); factorial:=n*y; ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ ΤΕΛΟΣ-ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΚΛΗΣΗ factorial(3) (3=1) ΟΧΙ y:=factorial(2) ΚΛΗΣΗ factorial(2) (2=1) ΟΧΙ y:=factorial(1) ΚΛΗΣΗ factorial(1) (1=1) ΝΑΙ Επιστρέφει 1 y=1 Επιστρέφει 2*1=2 y=2 Επιστρέφει 3*2=6
  8. 8. Α. Αναδροµή 1. Αναδροµικές Συναρτήσεις 2. ∆υαδική Αναζήτηση (Binary Search) 8∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Κλασικό παράδειγµα αλγορίθµου που µπορεί να υλοποιηθεί αναδροµικά είναι η δυαδική αναζήτηση (Binary Search). Ο αλγόριθµος που είδαµε να υλοποιείται µε επανάληψη στους πίνακες, τώρα µπορεί να αναδιατυπωθεί µε αναδροµή. Σκεπτικό δυαδικής αναζήτησης µε αναδροµή του στοιχείου x σε έναν ταξινοµηµένο σε αύξουσα σειρά πίνακα: Αν το µεσαίο στοιχείο είναι το x, το στοιχείο βρέθηκε! Αν το x είναι µικρότερο από το µεσαίο στοιχείο τότε αναδροµικά ψάχνει στο κοµµάτι του πίνακα από την αρχή µέχρι το µεσαίο στοιχείο Αν το x είναι µεγαλύτερο από το µεσαίο στοιχείο τότε αναδροµικά ψάχνει στο κοµµάτι του πίνακα από το µεσαίο στοιχείο µέχρι το τέλος
  9. 9. Α. Αναδροµή 1. Αναδροµικές Συναρτήσεις 2. ∆υαδική Αναζήτηση (Binary Search) 9∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Μία υλοποίηση σε ψευδογλώσσα του αλγορίθµου (µε αναδροµή) είναι η ακόλουθη: ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ binary_search(PIN,x,start,finish): BOOLEAN ∆ΙΕΠΑΦΗ … ∆Ε∆ΟΜΕΝΑ check:BOOLEAN; middle:INTEGER; ΑΡΧΗ ΕΑΝ (start>finish) ΤΟΤΕ check:=FALSE; ΑΛΛΙΩΣ middle:=(start+finish) DIV 2; ΕΑΝ (x=PIN[middle]) ΤΟΤΕ check:=TRUE; ΑΛΛΙΩΣ ΕΑΝ (x>PIN[middle]) ΤΟΤΕ check:=binary_search(PIN,x,middle+1,finish); ΑΛΛΙΩΣ check:=binary_search(PIN,x,start,middle-1); ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ binary_search:=check; ΤΕΛΟΣ-ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ
  10. 10. Α. Αναδροµή 1. Αναδροµικές Συναρτήσεις 2. ∆υαδική Αναζήτηση (Binary Search) 10∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Εκτελούµε τον αλγόριθµο ψάχνοντας το στοιχείο 11 στον πίνακα: Κλήση: BinarySearch(A,11,1,15): middle=(1+15) div 2=8. x<A[middle] Αναδροµική Κλήση: BinarySearch(A,11,1,7) : middle=(1+7) div 2=4 x>A[middle] Αναδροµική Κλήση: BinarySearch(A,11,5,7) : middle=(5+7) div 2=6 x<A[middle] Αναδροµική Κλήση: BinarySearch(A,11,5,5) : middle=(5+5) div 2=5 x=A[middle] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 5 7 11 13 17 21 23 27 31 33 37 41 43 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 5 7 11 13 17 21 23 27 31 33 37 41 43 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 5 7 11 13 17 21 23 27 31 33 37 41 43 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 5 7 11 13 17 21 23 27 31 33 37 41 43 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 5 7 11 13 17 21 23 27 31 33 37 41 43 start start start start=finish finish finish finish
  11. 11. Α. Αναδροµή 1. Αναδροµικές Συναρτήσεις 2. ∆υαδική Αναζήτηση (Binary Search) 11∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Άσκηση: Κατασκευάστε ένα πρόγραµµα που να αναδεικνύει την χρήση της δυαδικής αναζήτησης και παρουσιάστε ένα παράδειγµα εκτέλεσης για τον πίνακα Α=[1 3 5 7 9] αναζητώντας το στοιχείο 7 Σηµείωση: Στο σηµείο αυτό συνίσταται να µελετήσετε πρώτα τις δύο εφαρµογές (αριθµοί Fibonacci και αλγόριθµος Ευκλείδη) και έπειτα να προχωρήσετε µε την θεωρία του µαθήµατος.
  12. 12. Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort) 12∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Ένας ακόµη κλασικός αλγόριθµος ταξινόµησης που µάλιστα λειτουργεί µε αναδροµή, είναι η Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort). Ο αλγόριθµος λειτουργεί ως εξής: Ταξινοµεί το αριστερό κοµµάτι του πίνακα Ταξινοµεί το δεξί κοµµάτι του πίνακα Συγχωνεύει τα δύο ταξινοµηµένα πλέον κοµµάτια σε µία ταξινοµηµένη ακολουθία Η ταξινόµηση κάθε κοµµατιού γίνεται µε αναδροµική κλήση της ίδιας διαδικασίας.
  13. 13. Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort) 13∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Η υλοποίηση σε ψευδογλώσσα είναι η ακόλουθη: ∆ΙΑ∆ΙΚΑΣΙΑ merge_sort(%PIN,start,finish) ∆ΙΕΠΑΦΗ ΕΙΣΟ∆ΟΣ PIN: ARRAY[1..MAX_N] OF INTEGER; start,finish: INTEGER; ΕΞΟ∆ΟΣ PIN: ARRAY[1..MAX_N] OF INTEGER; ∆Ε∆ΟΜΕΝΑ middle: INTEGER; ΑΡΧΗ ΕΑΝ (start<finish) ΤΟΤΕ ΕΑΝ (start+1=finish) ΤΟΤΕ /* 2 στοιχεία */ ΕΑΝ (PIN[start]>PIN[finish]) ΤΟΤΕ ΥΠΟΛΟΓΙΣΕ swap(%PIN[start],%PIN[finish]); ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ ΑΛΛΙΩΣ /* περισσότερα από 2 στοιχεία */ middle:=(start+finish) DIV 2; ΥΠΟΛΟΓΙΣΕ merge_sort(%PIN,start,middle); ΥΠΟΛΟΓΙΣΕ merge_sort(%PIN,middle+1,finish); ΥΠΟΛΟΓΙΣΕ merge(%PIN,start,finish); ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ ΤΕΛΟΣ-∆ΙΑ∆ΙΚΑΣΙΑΣ
  14. 14. 14∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση MergeSort(Α,1,16) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 9 10 13 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  15. 15. 15∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση MergeSort(Α,1,16) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 5 6 7 8 18 7 4 11 9 20 6 1 9 10 11 12 13 14 15 16 22 19 14 5 2 3 10 13 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  16. 16. 16∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση (A,1,8) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 5 6 7 8 18 7 4 11 9 20 6 1 9 10 11 12 13 14 15 16 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 18 7 4 11 5 6 7 8 9 20 6 1 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  17. 17. 17∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση (A,1,4) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 5 6 7 8 18 7 4 11 9 20 6 1 9 10 11 12 13 14 15 16 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 18 7 4 11 5 6 7 8 9 20 6 1 1 2 18 7 3 4 4 11 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  18. 18. 18∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση (A,1,2): Ταξινοµηση του υποπίνακα 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 5 6 7 8 18 7 4 11 9 20 6 1 9 10 11 12 13 14 15 16 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 18 7 4 11 5 6 7 8 9 20 6 1 1 2 7 18 3 4 4 11 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  19. 19. 19∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση (A,3,4): Ταξινοµηση του υποπίνακα 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 5 6 7 8 18 7 4 11 9 20 6 1 9 10 11 12 13 14 15 16 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 18 7 4 11 5 6 7 8 9 20 6 1 1 2 7 18 3 4 4 11 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  20. 20. 20∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση (A,1,4): Συγχώνευση των δύο υποπινάκων 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 5 6 7 8 18 7 4 11 9 20 6 1 9 10 11 12 13 14 15 16 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 4 7 11 18 5 6 7 8 9 20 6 1 1 2 7 18 3 4 4 11 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  21. 21. 21∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση (A,5,8) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 5 6 7 8 18 7 4 11 9 20 6 1 9 10 11 12 13 14 15 16 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 4 7 11 18 5 6 7 8 9 20 6 1 1 2 7 18 3 4 4 11 5 6 9 20 7 8 6 1 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  22. 22. 22∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση (A,5,6): Ταξινοµηση του υποπίνακα 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 5 6 7 8 18 7 4 11 9 20 6 1 9 10 11 12 13 14 15 16 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 4 7 11 18 5 6 7 8 9 20 6 1 1 2 7 18 3 4 4 11 5 6 9 20 7 8 6 1 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  23. 23. 23∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση (A,7,8): Ταξινοµηση του υποπίνακα 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 5 6 7 8 18 7 4 11 9 20 6 1 9 10 11 12 13 14 15 16 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 4 7 11 18 5 6 7 8 9 20 6 1 1 2 7 18 3 4 4 11 5 6 9 20 7 8 1 6 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  24. 24. 24∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση (A,5,8): Συγχώνευση των δύο υποπινάκων 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 5 6 7 8 18 7 4 11 9 20 6 1 9 10 11 12 13 14 15 16 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 4 7 11 18 5 6 7 8 1 6 9 20 1 2 7 18 3 4 4 11 5 6 9 20 7 8 1 6 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  25. 25. 25∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση (A,1,8): Συγχώνευση των δύο υποπινάκων 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 5 6 7 8 1 4 6 7 9 11 18 20 9 10 11 12 13 14 15 16 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 4 7 11 18 5 6 7 8 1 6 9 20 1 2 7 18 3 4 4 11 5 6 9 20 7 8 1 6 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  26. 26. 26∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αντίστοιχα θα γίνουν όλες οι αναδροµικές κλήσεις στο (9,16) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 14 5 2 3 10 13 1 2 3 4 5 6 7 8 1 4 6 7 9 11 18 20 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 5 10 13 14 19 22 1 2 3 4 4 7 11 18 5 6 7 8 1 6 9 20 1 2 7 18 3 4 4 11 5 6 9 20 7 8 1 6 9 10 11 12 5 14 19 22 13 14 15 16 2 3 10 13 9 10 19 22 11 12 5 14 13 14 2 3 15 16 10 13 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  27. 27. 27∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Αναδροµική Κλήση (A,1,16): Συγχώνευση των δύο υποπινάκων 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 13 14 18 19 20 22 1 2 3 4 5 6 7 8 1 4 6 7 9 11 18 20 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 5 10 13 14 19 22 1 2 3 4 4 7 11 18 5 6 7 8 1 6 9 20 1 2 7 18 3 4 4 11 5 6 9 20 7 8 1 6 9 10 11 12 5 14 19 22 13 14 15 16 2 3 10 13 9 10 19 22 11 12 5 14 13 14 2 3 15 16 10 13 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort)
  28. 28. Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort) 28∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Η διαδικασία merge δουλεύει ως εξής: Σαρώνει τους δύο πίνακες ταυτόχρονα από αριστερά προς τα δεξιά. Συγκρίνει τα δύο τρέχοντα στοιχεία των πινάκων Επιλέγει το µικρότερο και το βάζει στην επόµενη θέση της ταξινοµηµένης ακολουθίας Όταν εξαντληθούν τα στοιχεία του ένος από τους δύο πίνακες, βάζουµε όσα στοιχεία απέµειναν από τον άλλο πίνακα στο τέλος της ταξινοµηµένης ακολουθίας. Στο παράδειγµα βλέπουµε µερικά βήµατα και τους µετρητές που χρησιµοποιούνται.
  29. 29. 29∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή
  30. 30. Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort) 30∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Μία υλοποίηση της merge είναι η ακόλουθη: ∆ΙΑ∆ΙΚΑΣΙΑ merge(%PIN,start,finish) ∆ΙΕΠΑΦΗ ΕΙΣΟ∆ΟΣ PIN: ARRAY[1..MAX_N] OF INTEGER; start,finish: INTEGER; ΕΞΟ∆ΟΣ PIN: ARRAY[1..MAX_N] OF INTEGER; ∆Ε∆ΟΜΕΝΑ C: ARRAY[1..MAX_N] OF INTEGER; middle: INTEGER; i,j,k:INTEGER; n: INTEGER; m: INTEGER; ΑΡΧΗ middle:=(start+finish) DIV 2; /* 1ος πίνακας PIN[start...middle]*/ i:=start; n:=middle; /* 2ος πίνακας PIN[middle+1...finish]*/ j:=middle+1; m:=finish; /* C: συγχωνευµένος πίνακας */ k:=1; (συνεχίζεται…)
  31. 31. Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort) 31∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Μία υλοποίηση της merge είναι η ακόλουθη: (συνέχεια…) /* 1. Συγχώνευση των δύο πινάκων */ ΕΝΟΣΩ (i<=n AND j<=m) ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ ΕΑΝ (PIN[i]<PIN[j]) ΤΟΤΕ C[k]:=PIN[i]; k:=k+1; i:=i+1; ΑΛΛΙΩΣ C[k]:=PIN[j]; k:=k+1; j:=j+1; ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ ΕΝΟΣΩ-ΤΕΛΟΣ (συνεχίζεται…)
  32. 32. Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort) 32∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή /* 2. Αντιγραφή του πίνακα που «περισσεύει στο τέλος του συγχωνευµένου πίνακα */ ΕΑΝ (i=n+1) ΤΟΤΕ /* Εξαντλήθηκε ο 1ος πίνακας */ ΕΝΟΣΩ (j<=m) ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ C[k]:=PIN[j]; k:=k+1; j:=j+1; ΕΝΟΣΩ-ΤΕΛΟΣ ΑΛΛΙΩΣ /* Εξαντλήθηκε ο 2ος πίνακας */ ΕΝΟΣΩ (i<=n) ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ C[k]:=PIN[i]; k:=k+1; i:=i+1; ΕΝΟΣΩ-ΤΕΛΟΣ ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ /* 3. Αντιγραφή του C στον PIN */ k:=1; i:=start; ΕΝΟΣΩ (i<=finish) ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ PIN[i]:=C[k]; i:=i+1; k:=k+1; ΕΝΟΣΩ-ΤΕΛΟΣ ΤΕΛΟΣ-∆ΙΑ∆ΙΚΑΣΙΑΣ
  33. 33. Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 1. Ταξινόµηση µε Συγχώνευση (Merge Sort) 33∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Άσκηση: Κατασκευάστε ένα πρόγραµµα που να αναδεικνύει την χρήση της merge sort και παρουσιάστε ένα παράδειγµα εκτέλεσης για τον πίνακα Α=[6 2 4 1 8 10 11 12]
  34. 34. Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 2. Γρήγορη Ταξινόµηση (Quick Sort) 34∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Τελευταίος αλγόριθµος ταξινόµησης που θα µελετήσουµε (και λειτουργεί µε αναδροµή), είναι η Γρήγορη Ταξινόµηση (Quick Sort). Ο αλγόριθµος λειτουργεί ως εξής: Επιλέγει ένα Στοιχείο του Πίνακα (Οδηγό Στοιχείο – Εδώ το στοιχείο που είναι στην πρώτη θέση) Χωρίζει τον πίνακα σε δύο µέρη: Τα στοιχεία που είναι µικρότερα του οδηγού στοιχείου Τα στοιχεία που είναι µεγαλύτερα ή ίσα του οδηγού στοιχείου Επαναλαµβάνει αναδροµικά στους δύο υποπίνακες που προέκυψαν.
  35. 35. Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 2. Γρήγορη Ταξινόµηση (Quick Sort) 35∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Η υλοποίηση σε ψευδογλώσσα είναι η ακόλουθη: ∆ΙΑ∆ΙΚΑΣΙΑ quick_sort(%PIN,start,finish) ∆ΙΕΠΑΦΗ ΕΙΣΟ∆ΟΣ PIN: ARRAY[1..MAX_N] OF INTEGER; start,finish: INTEGER; ΕΞΟ∆ΟΣ PIN: ARRAY[1..MAX_N] OF INTEGER; ΑΡΧΗ ΕΑΝ (start<finish) ΤΟΤΕ pos=partition(%PIN,start,finish); /* ∆ιαµέριση του πίνακα */ ΥΠΟΛΟΓΙΣΕ quick_sort(%PIN,start,pos); /* Αναδροµή στον αριστερό υποπίνακα */ ΥΠΟΛΟΓΙΣΕ quick_sort(%PIN,pos+1,finish);/* Αναδροµή στον δεξιό υποπίνακα */ ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ ΤΕΛΟΣ-∆ΙΑ∆ΙΚΑΣΙΑΣ
  36. 36. Ο αλγόριθµος ταξινόµησης QuickSort (2.Παράδειγµα Εκτέλεσης) 36∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 1 7 4 11 9 6 20 18 22 19 1 2 3 4 5 6 1 7 4 11 9 6 1 7 4 11 9 6 7 8 9 10 20 18 22 19 19 18 22 20 2 3 4 5 6 7 4 11 9 6 6 4 11 9 7 2 3 6 4 4 6 4 5 6 11 9 7 7 9 11 2 4 4 3 6 6 4 5 11 9 7 9 6 11 11 4 7 7 5 9 9 1 1 1 1 1 2 4 3 6 4 7 5 9 6 11 7 18 7 8 19 18 18 19 9 10 22 20 20 22 7 18 18 8 19 19 9 20 20 10 22 22 8 19 9 20 10 22 8 19
  37. 37. Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 2. Γρήγορη Ταξινόµηση (Quick Sort) 37∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Η διαµέριση των στοιχείων στα µικρότερα και µεγαλύτερα ή ίσα µπορεί να γίνει µε πολλούς τρόπους: Π.χ. ένας απλός τρόπος είναι να χρησιµοποιήσουµε έναν βοηθητικό πίνακα που να βάζουµε στα αριστερά τα µικρότερα στοιχεία και στα δεξιά τα µεγαλύτερα στοιχεία του οδηγού. Ωστόσο εµείς θα µελετήσουµε έναν τρόπο διαµέρισης, που αναφέρεται ως σχήµα του Hoare: Σαρώνουµε τον πίνακα από αριστερά ψάχνοντας για ένα στοιχείο που είναι µεγαλύτερο (ή ίσο) του οδηγού Σαρώνουµε τον πίνακα από δεξιά ψάχνοντας για ένα στοιχείο που είναι µικρότερο (ή ίσο) του οδηγού Ανταλλάσσουµε τα δύο στοιχεία και επαναλαµβάνουµε µέχρι να γίνει ο χωρισµός των στοιχείων. Θα µελετήσουµε το σχήµα του Hoare µε παραδείγµατα (επόµενη διαφάνεια)
  38. 38. 1 2 6 4 4 6 Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 2. Γρήγορη Ταξινόµηση (Quick Sort) 38∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Παράδειγµα εκτέλεσης της partition: Παραδείγµατα εκτέλεσης µε 2 στοιχεία: και µε 1 στοιχειο: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 i=1 j=8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 1 18 22 19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 1 18 22 19i=6 j=7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 7 4 11 8 6 20 18 22 19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 18 7 4 11 9 20 6 1 22 19 1 7 4 11 8 6 20 18 22 19 i=7j=6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 7 4 11 8 6 20 18 22 19 1 2 6 4 i=1 j=1 i=2 1 2 4 6 1 2 4 6 i=1 1 2 4 6 j=2 j=1 1 6 i=1 j=1 τερµατισµός
  39. 39. Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 2. Γρήγορη Ταξινόµηση (Quick Sort) 39∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Η υλοποίηση της partition µε το σχήµα του Hoare σε ψευδογλώσσα είναι η ακόλουθη: ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ partition(%PIN,start,finish):INTEGER ∆ΙΕΠΑΦΗ ΕΙΣΟ∆ΟΣ PIN: ARRAY[1..MAX_N] OF INTEGER; start,finish: INTEGER; ΕΞΟ∆ΟΣ PIN: ARRAY[1..MAX_N] OF INTEGER; partition: INTEGER; ∆Ε∆ΟΜΕΝΑ pivot,i,j: INTEGER; stop: BOOLEAN; ΑΡΧΗ pivot:=PIN[start]; i:=start-1; j:=finish+1; stop:=FALSE; ΕΝΟΣΩ (stop=FALSE) ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ j:=j-1; ΜΕΧΡΙ (PIN[j]<=pivot) ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ i:=i+1; ΜΕΧΡΙ (PIN[i]>=pivot) ΕΑΝ (i<j) ΤΟΤΕ ΥΠΟΛΟΓΙΣΕ swap(%PIN[i],%PIN[j]); ΑΛΛΙΩΣ stop:=TRUE; partition:=j; ΕΑΝ-ΤΕΛΟΣ ΕΝΟΣΩ-ΤΕΛΟΣ ΤΕΛΟΣ-ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ
  40. 40. Α. Αναδροµή 2. Αναδροµικές ∆ιαδικασίες 2. Γρήγορη Ταξινόµηση (Quick Sort) 40∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Άσκηση: Κατασκευάστε ένα πρόγραµµα που να αναδεικνύει την χρήση της merge sort και παρουσιάστε ένα παράδειγµα εκτέλεσης για τον πίνακα Α=[6 2 4 1 8 10 11 12]
  41. 41. Β. Ασκήσεις Εφαρµογή 1 (Αναδροµή: Η ακολουθία FIbonacci) 41∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Η ακολουθία fibonacci ορίζεται ως: Fn=Fn-1+Fn-2, για n>2 F2=1 F1=1 Για παράδειγµα έχουµε F1=1,F2=1,F3=2,F4=3,F5=5,F6=8 κ.ο.κ. Ορίστε την συνάρτηση fibonacci(n) που δέχεται ως όρισµα έναν φυσικό και επιστρέφει το n- οστό fibonacci. Έπειτα κατασκευάστε έναν αλγόριθµο που διαβάζει από τον χρήστη έναν ακέραιο και υπολογίζει και επιστρέφει τον αριθµό fibonacci του αριθµού που εισήγαγε ο χρήστης.
  42. 42. Β. Ασκήσεις Εφαρµογή 2 (Αναδροµή: ΜΚ∆ µε τον αλγόριθµο του Ευκλείδη) 42∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή O αλγόριθµος του Ευκλείδη για την εύρεση του Μέγιστου Κοινού ∆ιαιρέτη δύο (φυσικών) αριθµών: Ξεκινά µε ένα ζεύγος φυσικών και σχηµατίζει ένα νέο ζευγάρι µε τον µικρότερο αριθµό και την διαφορά του µικρότερου από τον µεγαλύτερο αριθµό. Η διαδικασία επαναλαµβάνεται εωσότου οι αριθµοί γίνουν ίσοι. Ο αριθµός αυτός είναι ο ΜΚ∆ των αρχικών αριθµών. Μαθηµατικά ο ΜΚ∆(a,b) όπου a,b είναι φυσικοί: Είναι ίσο µε a, αν a=b Είναι ίσο µε ΜΚ∆(a,b-a), αν a<b Είναι ίσο µε ΜΚ∆(a-b,b), αλλιώς Κατασκευάστε έναν αλγόριθµο που θα υλοποιεί µε µία αναδροµική συνάρτηση τον υπολογισµό του ΜΚ∆ και θα ζητάει από το χρήστη να εισάγει τους δύο φυσικούς, θα κάνει κατάλληλη κλήση της συνάρτησης και θα τυπώνει τον ΜΚ∆ των αριθµών.
  43. 43. Β. Ασκήσεις Εφαρµογή 3 (Πρόγραµµα: Ταξινόµηση Πίνακα) 43∆ηµήτρης Ψούνης, ΠΛΗ10, Μάθηµα 2.7: Αναδροµή Επεκτείνετε το πρόγραµµα της ταξινόµησης πινάκων ώστε να ενσωµατώνει και τους αλγορίθµους της ταξινόµησης µε συγχώνευση (Merge Sort) και της γρήγορης ταξινόµησης (Quick Sort).

×