Tổng quan về cấu trúc dữ liệu và giải thuật

1. C Ấ U TRÚC DỮ LIỆ U
VÀ GIẢ I THU Ậ T
DATA STRUCTURE AND
ALGORITHMS
GV: Phạm Tuấn Hiệp
Email: hiep0109@yahoo.com

2. Nội dung môn học
2

Chương 1: Tổ ng quan về CTDL và GT

Chương 2.1: Các giả i thuậ t Tìm kiế m

Chương 2.2: Các giả i thuậ t Sắ p xế p

Chương 3.1: Danh sách liên kế t

Chương 3.2: Ngă n xế p - Hàng đợ i

Chương 4: Cây
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

3. Đánh giá kết quả
3
Kiểm tra giữa kỳ: trắc nghiệm
1.

Điểm Kiểm tra giữa kỳ < 4  không được thi kết thúc môn 
học lại
2.
3.
Thi kết thúc môn: trắc nghiệm
Kiểm tra thường kỳ: thực hành
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

4. Tài liệu học tập
4

Tham khảo:


Giáo trình Cấu trúc dữ liệu 1, Trần Hạnh Nhi – Dương Anh
Đức, Trường ĐHKHTN – ĐHQG TP.HCM.
Phần mềm lập trình:



C-Free
Visual C++
…
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

5. Nhắc nhở một số quy định

Đi học đúng giờ

Đeo thẻ SV

Không để chuông điện thoại reo trong giờ học

Không nghe điện thoại, nhắn tin trong giờ học

Không nói chuyện riêng, làm ồn khi nghe giảng


Mang đầy đủ tài liệu học tập của môn học (khi học LT và
TH): giáo trình, bài tập, tập chép bài (hoặc slide bài
giảng), usb để lưu bài tập
Phải làm bài tập ở nhà
 Nếu vi phạm: Nhắc nhở chung  Bị mời ra khỏi lớp 
5
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
Xóa tên khỏi môn học
GT

6. 6
Chương 1
TỔ NG QUAN VỀ CẤ U TRÚC DỮ LIỆ U
VÀ GIẢ I THUẬ T

7. Nội dung
7



Khái niệm cấu trúc dữ liệu
Khái niệm giải thuật (thuật toán, thuật giải)
Mối liên hệ giữa cấu trúc dữ liệu và giải thuật
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

8. Khái niệm dữ liệu
8

Tại sao sử dụng máy tính để sử lý dữ liệu?


Nhanh hơn, chính xác hơn
Giải quyết nhiều bài toán đòi hỏi khối lượng tính toán cực
lớn, hoặc những bài toán phức tạp với khối lượng dữ liệu
lớn
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

9. Khái niệm dữ liệu
9

Trong tin học:


Dữ liệu để biểu diễn các thông tin cần thiết cho bài toán
Các dữ liệu máy tính:

Dữ liệu đầu vào, dữ liệu trung gian, dữ liệu đầu ra
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

10. Cấu trúc dữ liệu là gì?
10
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

11. Cấu trúc dữ liệu là gì?
11
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

12. Cấu trúc dữ liệu là gì?
12

Khái niệm:


Cấu trúc dữ liệu (data structure) là một phương thức cụ thể
để lư u trữ và tổ chứ c dữ liệu trong máy tính để việc xử lý
hiệ u quả
Các kiểu cấu trúc dữ liệu:

Dữ liệu không cấu trúc (kiểu dữ liệu đơn hay còn gọi là
kiểu dữ liệu cơ sở)



Mỗi đối tượng dữ liệu là một phần tử đơn lẻ
Ví dụ: int, float, char,…
Dữ liệu có cấu trúc


Được cấu thành bởi các phần tử dữ liệu cơ sở
Ví dụ: Mảng, Chuỗi, Cấu trúc (struct), …
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

13. Kiểu dữ liệu cơ sở
13

Số nguyên
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

14. Kiểu dữ liệu cơ sở
14

Số thực

Luận lý (đúng/sai)
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

15. Kiểu dữ liệu có cấu trúc
15
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

16. Kiểu dữ liệu có cấu trúc
16
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

17. Kiểu dữ liệu có cấu trúc
17

Kiểu cấu trúc (struct)
 Ví dụ: Bảng thông tin sinh viên như sau:
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

18. Khái niệm giải thuật
18
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

19. Các đặc trưng của giải thuật
19






Có dữ liệu Đầu vào (Input)
Có dữ liệu kết quả Đầu ra (Output)
Tính chính xác (Precision): Các bước của giải thuật
được mô tả chính xác
Tính hữu hạn (Finiteness): Giải thuật phải đưa được
đầu ra sau một số bước hữu hạn với mọi đầu vào
Tính đơn trị (Uniqueness): Các kết quả trung gian của
từng bước thực hiện giải thuật được xác định một cách
đơn trị và chỉ phụ thuộc đầu vào và các kết quả của các
bước trước
Tính tổng quát (Generality): Giải thuật có thể áp dụng
để giải mọi bài toán có dạng đã cho
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

20. Các cách biểu diễn giải thuật
20




Ngôn ngữ tự nhiên
Lưu đồ (Flow chart)
Mã giả (Pseudo code)
Ngôn ngữ lập trình
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

21. Các ký hiệu lưu đồ
21
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

22. Các ký hiệu mã giả
22






IF <điều kiện> THEN … ENDIF
IF <điều kiện> THEN … ELSE … ENDIF
WHILE <điều kiện> DO … ENDWHILE
DO … UNTIL <điều kiện>
DISPLAY …
RETURN …
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

23. Ví dụ
23


Bài toán: Cho 3 số nguyên a, b, c. Mô tả giải thuật tìm
số lớn nhất trong 3 số đã cho
Phân tích
 Đầu vào: 3 số nguyên a, b, c
 Đầu ra: số lớn nhất trong 3 số
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

24. Ví dụ
24

Dùng ngôn ngữ tự nhiên mô tả giải thuật tìm số lớn nhất
trong 3 số a, b, c
 Bước 1. Gán max = a;
 Bước 2. Nếu b > max thì gán max = b;
 Bước 3. Nếu c > max thì gán max = c;
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

25. Ví dụ
25

Dùng mã giả mô tả giải thuật tìm số lớn nhất trong 3 số
a, b, c
max = a
IF b > max THEN
max = b
ENDIF
IF c > max THEN
max = c
ENDIF
DISPLAY max
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

26. Ví dụ
26

Dùng lưu đồ mô tả giải thuật tìm số lớn nhất trong 3 số
a, b, c
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

27. Độ phức tạp của giải thuật
27


Một thuật toán hiệu quả
 Sử dụng tài nguyên thấp: bộ nhớ, thời gian sử dụng
CPU, …
Phương pháp đánh giá độ phức tạp của giải thuật
 Dựa trên thời gian để thực hiện giải thuật đến khi ra
được kết quả
 Dựa trên số phép toán để thực hiện giải thuật
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

28. Tính thời gian thực hiện giải thuật
28

Hoàn toàn có thể đo bằng cách lập trình
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

29. Tính số phép toán thực hiện giải
thuật
29



n – Kích thước đầu vào của dữ liệu
Mô tả độ phức tạp của thuật toán qua một hàm O(n)
Hai nguyên tắc đánh giá
 Nguyên tắc cộng
 Nguyên tắc nhân
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

30. Tính số phép toán thực hiện giải
thuật
30
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

31. Tính số phép toán thực hiện giải
thuật
31
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

32. Mối liên hệ giữa CTDL và GT
32




Giải thuật = phép xử lý
Đối tượng của giải thuật chính là dữ liệu được tổ chức
thành các cấu trúc
CTDL & GT gắn chặt với nhau. Niklaus Wirth đã tổng
kết:
Cấu trúc dữ liệu + Giải thuật = Chương trình
Nếu thay đổi cấu trúc dữ liệu thì giải thuật cũng sẽ thay
đổi theo
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

33. Mối liên hệ giữa CTDL và GT
33


Ví dụ quản lý danh bạ điện thoại
Dữ liệu gồm:
 Họ và tên
 Số điện thoại
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

34. Mối liên hệ giữa CTDL và GT
34

Bài toán tìm số điện thoại theo họ tên:
 Nếu danh bạ không có tổ chức thì dẫn đến giải thuật là
tìm tuần tự từ đầu đến cuối
 Nếu danh bạ (họ và tên) tổ chức theo thứ tự a,b,c thì ta
có thể tìm kiếm nhanh hơn
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

35. Hướng tiếp cận môn CTDL và GT
35

Tìm hiểu về mặt lý thuyết và chi tiết cài đặt các cấu
trúc dữ liệu và giải thuật
 Điểm mạnh: hiểu sâu về bản chất, có thể xây dựng
CTDL&GT cho những bài toán phức tạp
 Điểm yếu: khó hiểu, đòi hỏi sinh viên nắm vững cả lý
thuyết và công cụ lập trình
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT

36. Tổng kết
36



Cấu trúc dữ liệu là cách tổ chức các dữ liệu cơ bản
thành các cấu trúc như mảng, chuỗi, file, …
Giải thuật là tập hữu hạn có thứ tự các bước tác động
lên dữ liệu nào đó để sau một số hữu hạn lần thực hiện
sẽ cho ta kết quả
Việc lựa chọn cấu trúc dữ liệu và giải thuật cho bài
toán là rất quan trọng
Chươ ng 1: Tổ ng quan v ề C TDL và
GT