Bài giảng Cấu trúc dữ liệu và giải thuật: Chương 2.1 – Trần Minh Thái (2017)

Chia sẻ: Nguoibakhong01 Nguoibakhong01 | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

68
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cấu trúc dữ liệu và giải thuật - Chương 2.1: Giải thuật tìm kiếm" giúp người học xác định được vai trò của tìm kiếm và sắp xếp trong hệ thống thông tin, nắm vững và minh họa được giải thuật tìm tuần tự và tìm kiếm nhị phân trên mảng một chiều, cài đặt được giải thuật tìm kiếm bằng ngôn ngữ C.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cấu trúc dữ liệu và giải thuật: Chương 2.1 – Trần Minh Thái (2017)

Chương 2.1. Giải thuật tìm kiếm Trần Minh Thái Email: minhthai@huflit.edu.vn Website: www.minhthai.edu.vn 1
Mục tiêu • Xác định được vai trò của tìm kiếm và sắp xếp trong hệ thống thông tin • Nắm vững và minh họa được giải thuật tìm tuần tự và tìm kiếm nhị phân trên mảng một chiều • Cài đặt được giải thuật tìm kiếm bằng ngôn ngữ C 2
Nhu cầu tìm kiếm và sắp xếp • Tìm kiếm: Có trong hầu hết trong các hệ thống thông tin • Muốn tìm kiếm nhanh và hiệu quả  dữ liệu có thứ tự  sắp xếp 3
Vấn đề tìm kiếm • Dựa vào một phần thông tin được gọi là khoá (key)  tìm một mẫu tin (record) chứa các thông tin khác liên quan với khoá này • Có thể có nhiều mẫu tin hoặc không có mẫu tin nào chứa khoá cần tìm 4
Đánh giá giải thuật tìm kiếm • Tìm kiếm thường là tác vụ tốn nhiều thời gian trong một chương trình  Tổ chức cấu trúc dữ liệu và giải thuật cho việc tìm kiếm ảnh hưởng lớn đến hiệu suất hoạt động của chương trình • Thông số đo chủ yếu là số lần so sánh khoá cần tìm với các mẫu tin khác 5
Phân loại • Tìm kiếm nội và tìm kiếm ngoại • Dữ liệu lưu trên thiết bị lưu trữ ngoài như đĩa hay băng từ: tìm kiếm ngoại • Dữ liệu được lưu trữ trên bộ nhớ chính: tìm kiếm nội 6
Các giải thuật tìm kiếm • Có 2 giải thuật thường được áp dụng: tìm tuần tự và tìm nhị phân • Đặc tả: a0 a1 a2 a3 a4 … an- an- 2 1 • Tập dữ liệu được lưu trữ là dãy số gồm N phần tử a0, a1, ... ,an-1 • Khai báo: int a[n]; • Khóa cần tìm: int x; 7
Tìm tuần tự (Linear Search) Ý tưởng Lần lượt so sánh x với phần tử thứ nhất, thứ hai, ... của mảng a cho đến khi gặp được phần tử cần tìm, hoặc hết mảng 8
Tìm tuần tự • Minh họa tìm x =10 10 Đã tìm Chưa hết thấy mảng tại 7 5 12 41 10 32 13 9 15 3 vị trí 4 • 0 họa Minh 1 tìm 2x =253 4 5 6 7 8 9 25 Đã hết Chưa hết mảng mảng 7 5 12 41 10 32 13 9 15 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9
Giải thuật Bước 1: i = 0; // bắt đầu từ phần tử đầu tiên của dãy Bước 2: So sánh a[i] với x, có 2 khả năng : • a[i] = x : Tìm thấy. Dừng • a[i] != x : Sang Bước 3. Bước 3: • i = i+1; // xét tiếp phần tử kế trong mảng • Nếu i >n-1: Hết mảng, không tìm thấy. Dừng 10
Nguyên tắc cài đặt hàm tìm kiếm • Nếu có xuất hiện phần tử có giá trị x thì trả về vị trí tìm được • Ngược lại thì trả về -1 Hãy viết hàm tìm kiếm theo phương pháp tuần tự 11
Vấn đề int LinearSearch(int a[], int n, int x) { Nếu có x thì không cần thiết int i=0; Có thể loại bỏ? while ((i
Cải tiến Dùng lính canh giúp giảm bớt phép so sánh • Minh họa tìm x =10 10 7 5 12 41 10 32 13 9 15 3 10 • 0 họa Minh 1 tìm2x = 25 3 4 5 6 7 8 9 10 25 7 5 12 41 10 32 13 9 15 3 25 25 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 13
Cài đặt int LinearSearch2(int a[],int n,int x) { int i=0; a[n] = x; // thêm phần tử x sau mảng while (a[i]!=x ) i++; if (i==n) return -1; // tìm hết mảng else return i; // tìm thấy x tại vị trí i } Độ phức tạp tính toán cấp n: T(n)=O(n) 14
Q&A 15
Tìm kiếm nhị phân (Binary Search) Ý tưởng • Áp dụng đối với dãy số đã có thứ tự • Mỗi bước tiến hành so sánh x với phần tử ở giữa của dãy hiện hành để quyết định phạm vi tìm kế tiếp 16
Minh họa tìm x = 41 x x x 3 14 16 19 22 41 46 51 63 71 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tìm thấy x tại vị trí 5 l m m r m 17
Minh họa tìm x = 45 x x x x 3 14 16 19 22 41 46 51 63 71 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 l m m r l > r: Kết thúc: Không tìm thấy m m 18
Giải thuật Bước 1: left = 0; right = n-1; //tìm kiếm tất cả các phần tử Bước 2: mid = (left+right)/2; // lấy mốc so sánh So sánh a[mid] với x, có 3 khả năng : • a[mid] = x: Tìm thấy. Dừng • a[mid] > x: //tìm tiếp x trong dãy con aleft .. amid -1 right = mid - 1; • a[mid] < x: //tìm tiếp x trong dãy con amid +1 .. aright left = mid + 1; Bước 3: Nếu left
Bài tập • Cài đặt hàm tìm kiếm nhị phân bằng phương pháp lặp? • Cài đặt hàm tìm kiếm nhị phân bằng phương pháp đệ quy? 20