Xem mẫu
- Tin học đại cương
Introduction to Information Technology
IT
-F
P
Nhóm biên soạn HP. Tin Học Đại Cương
U Khoa Công Nghệ Thông Tin
M
Trường ĐHSP TP. Hồ Chí Minh
C
H
Bộ môn Kĩ Thuật Dạy Học
- Chương 7: Bài toán và thuật toán
IT
-F
P
U
M
C
H
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 2
- Giới thiệu
Trong xu hƣớng phát triển của xã hội, công nghệ thông tin
ngày càng đóng một vai trò rất quan trong giúp mọi ngƣời
IT
có thể hoàn thành công việc của mình trở nên nhanh
chóng, hiệu quả và dễ dàng hơn thông qua các chƣơng
-F
trình ứng dụng trên máy tính. Thuật toán và thuật giải là
nền tảng để những lập trình viên có thể xây dựng những
P
chƣơng trình ứng dụng phù hợp.
U
M
Đó cũng chính là mục tiêu của chƣơng này nhằm cung
C
cấp các khái niệm ban đâu về bài toán và thuật toán .
H
Đông thời đƣa ra qui trình cơ bản để giải quyết 1 bài toán
trên máy tính nhƣ thế nào?
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 3
- Nội dung chính
Chƣơng 7: Bài toán và thuật toán
IT
Khái niệm vấn đề và bài toán.
-F
Thuật toán và các phương pháp biểu diễn thuật
toán.
P
U
Các bước để giải một bài toán trên máy tính.
M
Chuyển đổi bài toán thành chương trình máy tính.
C
H
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 4
- Khái niệm vấn đề
Vấn đề thƣờng đƣợc dùng với nghĩa rộng hơn bài toán,
bài toán là vấn đề mà để giải quyết nó phải liên quan ít
IT
nhiều đến tính toán
-F
Pitago chia mọi vấn đề mà con ngƣời cần giải quyết
thành hai loại:
P
Theorema: vấn đề cần khẳng định tính đúng – sai
U
Problema: vấn đề cần tìm giải pháp để để đạt đƣợc mục
M
tiêu từ những điều kiện ban đầu nào đó
C
H
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 5
- Khái niệm vấn đề (tt)
Theo nhiều kết quả nghiên cứu: việc giải quyết vấn đề -
bài toán mà Pitago nêu ra đều có thể diễn ra theo một
IT
sơ đồ chung:
-F
AB
Trong đó:
P
A có thể là giả thiết, điều kiện ban đầu
U
B có thể là kết luận, mục tiêu cần đạt
M
là suy luận, giải pháp cần xác định
C
H
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 6
- Ví dụ về vấn đề - bài toán
1. Bài toán kiểm tra tính nguyên tố
Điều kiện ban đầu: Số nguyên dƣơng N
IT
Mục tiêu cần đạt: N có là số nguyên tố hay không?
-F
2. Bài toán quản lý hồ sơ sinh viên
Điều kiện ban đầu: Hồ sơ gốc của các sinh viên trong
P
trƣờng
U
Mục tiêu cần đạt: Bảng thống kê, phân loại sinh viên theo
M
kết quả học tập
C
H
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 7
- Bài toán trong tin học?
Trong thực tế, không phải vấn đề nào cũng có thể là những bài
toán có tính toán (bài toán của toán học).
IT
Ví dụ:
-F
Làm sao giao dịch ngân hàng tự động không cần nhân viên
Làm sao để con ngƣời nói chuyện đƣợc với nhau mà không cần
phải gặp mặt nhau.
P
Làm sao để xếp loại học sinh của trƣờng học có 3000 học sinh
một cách nhanh chóng
U
M
…
C
H
Tất cả là bài toán trong tin học
Là vấn đề mà ta muốn máy tính thực hiện để từ dữ liệu vào (Input) ta
nhân được dữ liệu – thông tin ra cần thiết (output)
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 8
- Ví dụ bài toán trong tin học
1. Bài toán tìm ƣớc chung lớn nhất của hai số nguyên
dƣơng M,N
IT
Input: Hai số nguyên M,N
-F
Output: ƢCLN
2. Bài toán xếp thời khóa biểu cho trƣờng học
P
Input: Tên giáo viên, môn dạy
U
Output: TKB của trƣờng
M
3. Bài toán tìm điểm thi đại học của thí sinh
C
Input: Số báo danh
H
Output: Điểm thi
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 9
- Giải bài toán trên máy tính
nhƣ thế nào?
Bài toán
IT
Input Output
Bằng cách nào ?
-F
P
Giải bài toán
U
M
C
Hướng dẫn các thao tác
cho máy thực hiện
H
Thuật toán
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 10
- Thuật toán là gì?
(Trích từ Wikipedia)
IT
Từ thuật toán (Algorithm) xuất phát từ tên
-F
một nhà toán học người Trung Á là
Muhammad ibn Musa al-Khwarizmi,
P
thường gọi là al’Khwarizmi. Ông là tác giả
U
một cuốn sách về số học, trong đó ông đã
M
dùng phương pháp mô tả rất rõ ràng, mạch lạc
C
Muḥammad ibn Mūsā al-
cách giải những bài toán. Sau này, phương
H
Khwārizmī (Arabic: محمد بن
pháp mô tả cách giải toán của ông đã được ) موسى الخوارزميwas a Persian
mathematician, astronomer,
xem là một chuẩn mực và được nhiều nhà toán astrologer and geographer. He
học khác tuân theo. Từ algorithm ra đời dựa was born around 780, in either
Khwarizm or Baghdad, and died
theo cách phiên âm tên của ông. around 850.
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 11
- Khái niệm thuật toán
Thuật toán là khái niệm cơ sở của toán học và tin học
IT
Thuật toán là một dãy các chỉ thị rõ ràng và có thể thi
hành được để hƣớng dẫn thực hiện hành động nhằm
-F
đạt đƣợc mục tiêu đặt ra
P
Thuật toán là sự thể hiện của một phương pháp để giải
U
quyết vấn đề M
C
H
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 12
- Lƣu ý
Cùng một bài toán có thể có nhiều thuật toán khác nhau
để giải
IT
Thuật toán đơn giản, dễ hiểu, có độ chính xác cao,
-F
đƣợc bảo đảm về mặt toán học, dễ triển khai trên máy,
thời gian thao tác ngắn, đƣợc gọi là thuật toán tối ưu
P
Nghiên cứu thuật toán là một trong những vấn đề quan
trọng của tin học
U
M
Lý thuyết về thuật toán giải quyết một số vấn đề sau:
C
Những bài toán nào giải đƣợc bằng thuật toán, những bài
H
toán nào không giải đƣợc bằng thuật toán
Tìm thuật toán tốt nhất, tối ƣu
Triển khai thuật toán trên máy tính
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 13
- Đặc trƣng của thuật toán
Nhập (input). Các thuật toán thƣờng có giá trị đầu vào
Xuất (output). Từ giá trị vào thuật toán cho ra kết quả.
IT
Tính xác định(definiteness). Các bƣớc trong thuật toán
-F
phải chính xác rõ ràng.
Tính hữu hạn(finiteness). Thuật toán phải cho ra lời giải
P
(hay kết quả) sau một số bƣớc hữu hạn.
U
M
Tính hiệu quả(Effectiveness). Tính hiệu quả đƣợc đánh
C
giá dựa trên một số tiêu chuẩn nhƣ khối lƣợng tính
toán, không gian và thời gian sử dụng (khi thực hiện
H
thuật toán trên máy tính).
Tính tổng quát(Generalliness) Thuật toán phải áp dụng
đƣợc cho tất cả các bài toán cùng dạng, chứ không chỉ
áp dụng đƣợc cho một số trƣờng hợp riêng lẻ nào đó. 14
Bản quyền: Khoa CNTT 2011
- Ví dụ về thuật toán giải
phƣơng trình bậc nhất
Bƣớc 1 : Nhập a, b.
Bƣớc 2 : Nếu a = 0 thì
IT
-F
B2.1: Nếu b=0 thì thông báo pt vô số nghiệm
P
rồi qua bƣớc 5
U
M
B2.2: Nếu b khác 0 thì thông báo pt vô nghiệm
C
rồi qua bƣớc 5
H
Bƣớc 3 : Gán cho x giá trị -b/a, rồi qua bƣớc 4.
Bƣớc 4: Xuất ra giá trị x rồi qua bƣớc 5
Bƣớc 5 : Kết thúc. Bản quyền: Khoa CNTT 2011 15
- Cấu trúc cơ bản của thuật toán
Tuần tự: thực hiện hết lệnh này đến lệnh khác
IT
Rẽ nhánh: tùy theo dữ liệu đầu vào mà ta quyết định
thực hiện câu lệnh gì tiếp theo
-F
Lặp: thực hiện lại nhiều lần một số câu lệnh nào đó
P
cho đến khi điều kiện không còn thỏa mãn nữa
U
M
C
H
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 16
- Các phƣơng pháp
biễu diễn thuật toán
Ngôn ngữ tự nhiên
IT
Lƣu đồ - sơ đồ khối
-F
Mã giả
P
U
M
C
H
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 17
- Biểu diễn thuật toán bằng
phƣơng pháp ngôn ngữ tự nhiên
Liệt kê các thao tác, các chỉ thị bằng ngôn ngữ tự nhiên
Ví dụ: Có 43 que diêm. Hai ngƣời chơi luân phiên bốc
IT
diêm. Mỗi lƣợt, mỗi ngƣời bốc từ 1 đến 3 que diêm.
-F
Ngƣời nào bốc cuối cùng sẽ thắng cuộc
Giải thuật để ngƣời đi trƣớc luôn thắng cuộc đƣợc diễn
P
tả bằng cách liệt kê từng bƣớc nhƣ sau:
U
Bước 1: Bốc 3 que rồi đợi đối phƣơng đi
M
Bước 2: Đối phƣơng bốc (giả sử x que, 0
- Biễu diễn thuật toán bằng
phƣơng pháp lƣu đồ (lowchart)
Là một phƣơng tiện hình học giúp ta diễn tả giải thuật
một cách trực quan
IT
-F
Đƣợc tạo bởi các kiểu khối cơ bản, nối với nhau bằng
các đƣờng có hƣớng
P
Thuật ngữ tiếng Anh là Flow Chart
U
M
C
H
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 19
- Các ký hiệu cơ bản trong
phƣơng pháp lƣu đồ
bắt đầu
điều kiện
IT
kết thúc
-F
nhập
P
thao tác
U hoặc xuất
M
C
chƣơng
H
trình con hƣớng xử lý
Bản quyền: Khoa CNTT 2011 20
nguon tai.lieu . vn