1.10 giải quyết vấn đề và thiết kế thuật...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

•Những vấn đề nào được giải quyết bằng máy tính ?

•Cách giải quyết vấn đề bằng máy tính

Giải quyết vấn đề

và thiết kế thuật toán

Giải quyết vấn đề và thiết kế thuật toán

• Vấn đề ? Một khó khăn cần được giải quyết.

• Giải quyết vấn đề: là việc tìm ra một giải pháp cho câu

hỏi rắc rối, phức tạp, khó hiểu

• Máy tính không thể dùng để giải quyết các vấn đề liên

quan đến hành động vật lý hoặc biểu thị cảm xúc

• Máy tính chỉ làm được những gì mà nó được bảo phải

làm. Máy tính không thông minh, nó không thể tự phân

tích vấn đề và đưa ra giải pháp.

• Lập trình viên là người phân tích vấn đề, tạo ra các chỉ

dẫn để giải quyết vấn đề (chương trình), và máy tính sẽ

thực hiện các chỉ dẫn đó.


• Phương pháp giải quyết vấn đề thông thường: 4

bước

– Bước 1: Hiểu vấn đề: cái gì chưa biết, cái gì là dữ

liệu, cái gì là điều kiện

– Bước 2: Đưa ra một phương án: tìm mối quan hệ

giữa dữ liệu và những thứ chưa biết, có thể tham

khảo từ cách giải quyết các vấn đề tương tự

– Bước 3: Thực hiện phương án

– Bước 4: Kiểm tra lại lời giải thu được


• Phương án được gọi là thuật toán trong tính toán

• Một thuật toán là:

– một dãy hữu hạn các thao tác và trình tự thực hiện

các thao tác đó sao cho sau khi thực hiện dãy thao

tác này theo trình tự đã chỉ ra, với đầu vào (input) ta

thu được kết quả đầu ra (output) mong muốn.


Giải quyết vấn đề bằng máy tính • Giai đoạn phát triển thuật toán

– Phân tích: hiểu vấn đề

– Đề xuất thuật toán: đưa ra các bước tuần tự giải bài toán

– Kiểm tra thuật toán: theo các bước để kiểm tra lại thuật toán

• Giai đoạn triển khai

– Code: chuyển thuật toán thành chương trình

– Kiểm tra: thực hiện trên máy tính, kiểm tra kết quả và sửa đổi nếu

cần

• Giai đoạn bảo trì

– Sử dụng: Dùng chương trình

– Bảo trì: sửa đổi chương trình cho phù hợp yêu cầu mới hoặc để

sửa lỗi.


Pha giải quyết vấn đề Pha triển khai, cài đặt


• Xây dựng thuật toán:

– Phương pháp thiết kế top-down (phân ra hàm -

functional decomposition): chia vấn đề thành

các vấn đề nhỏ hơn(module), các vấn đề nhỏ lại

được chia tiếp cho đến khi nó đủ nhỏ để có thể xử

lý trực tiếp

– Phương pháp thiết kế hướng đối tượng: dữ liệu

và các thuật toán xử lý dữ liệu được kết hợp với

nhau trong một lớp (class) hoặc đối tượng

(object)

Phương pháp thiết kế top-down

• Phương pháp thiết kế top-down


VD. Bài toán tổ chức 1 buổi tiệc lớn.

• Bài toán có thể chia nhỏ thành : – Mời mọi người

– Chuẩn bị đồ ăn

• Mời mọi người: Chưa thể gọi điện để mời vì

ta chưa biết cần mời những ai. Do đó thao

tác này được chia tiếp – Lên danh sách khách

– Gọi điện cho khách

• Lên danh sách: – Ghi tên bạn bè

– Chờ 1 ngày để xem còn quên ai

– Kiểm tra và bổ sung vào danh sách


• Chia nhỏ bài toán


• VD, Với bài toán con là viết tên khách

mời (write down name):

– Bạn có giấy chưa ?

• Chưa có thì lấy giấy

– Bạn có bút chưa?

• Chưa có thì lấy bút (mua bút)

– Cầm bút và viết tên khách mời lên giấy


• Trong máy tính cũng tương tự, ta có thể dùng

ngôn ngữ tự nhiên hoặc giả mã để biểu diễn

thuật toán.

• Nếu dùng mã giả (pseudocode)

– Dùng while, repeat để biểu diễn các thao tác lặp đi

lặp lại

– Dùng if để biểu diễn khi phải lựa chọn 1 trong 2 các

thao tác để thực hiện.

– Dùng write để biểu diễn việc hiển thị ra (màn hình)

– Dùng read để biểu diễn việc đọc vào (từ bàn phím)


• VD. Bài toán lên và in ra danh sách khách

mời theo thứ tự chữ cái.

• Bài toán chia thành 3 module:

Mức 0

– Nhập vào thông tin khách

– Sắp xếp danh sách theo thứ tự chữ cái

– In ra danh sách


• Nhập vào thông tin khách Mức 1

– Nhập vào từ bàn phím

– Kiểm tra đủ thông tin

– Thêm vào danh sách


• Nhập vào từ bàn phím Mức 2

– write “Nhập vào thông tin khách”

– write “Nhập tên”

– read họtên

– write “Nhập địa chỉ”

– read địachỉ

– write “Nhập số điện thoại”

– read sốđiệnthoại


• Kiểm tra đủ thông tin Mức 2

– if (thiếu họtên)

• write “Nhập họ tên”

• read họtên

– if (thiếu địachỉ)

• write “Nhập địa chỉ”

• read địachỉ

– if (thiếu Sốđiệnthoại)

• write “Nhập số điện thoại”

• read Sốđiệnthoại

Phương pháp thiết kế hướng đối tượng

• Phương pháp thiết kế hướng đối tượng: Xây

dựng lời giải của bài toán theo các thực thể nội

tại được gọi là các đối tượng. Mỗi đối tượng bao

gồm cả dữ liệu và các thao tác để xử lý dữ liệu

đó

• Các đối tượng tương tự nhau được mô tả bằng

1 lớp – class.

VD. Mặc dù 2 sinh viên khác nhau nhưng có các đặc

điểm và hành vi chung: đều là người và cùng tham gia

khóa học tại trường.


• Quan hệ giữa các lớp có thể là

– Chứa đựng – containment: lớp này nằm trong lớp

khác. VD đối tượng lốp xe nằm trong đối tượng ô tô

– Kế thừa – Inheritance: lớp này có thể kế thừa dữ

liệu và cách ứng xử của lớp khác. VD lớp sinh viên

kế thừa từ lớp người.


• Quan hệ giữa các lớp có thể là

– Quan hệ cộng tác – collaboration: Một

lớp có thể gọi 1 lớp khác để cung cấp

thông tin. VD Lớp sinh viên có thể gọi dịch

vụ của lớp thư viện – library để mượn

sách.


• Biểu diễn thuật toán:

– Dùng ngôn ngữ tự nhiên

– Dùng giả ngôn ngữ

– Dùng sơ đồ khối

– Dùng ngôn ngữ lập trình

• VD. Bài toán tìm giá trị lớn nhất của một dãy N

số nguyên

– Đầu vào: N và giá trị của N số nguyên a1, a2,…, aN

– Đầu ra: số nguyên lớn nhất của dãy


3 5 7 9 2 max

3

5 max<5

max = 3

7

9

9

8

9

9

max<7

max<9

max>2

max>8

Kết quả


Thuật toán: Tìm giá trị lớn nhất trong dãy số

nguyên

• B1: Max a1, i 2.

• B2: Nếu i > N, thuật toán kết thúc và Max là

giá trị lớn nhất của dãy cần tìm

• B3: Nếu ai > Max, gán ai cho Max.

• B4: Tăng i lên 1 đơn vị.

• B5: Quay lên B2.

• B6: In ra Max


Bắt đầu

Max a1

i 2

i > N Kết thúc

ai > Max Max ai

i i + 1

S

Đ

Đ

S

Hiển thị

Max


Bắt đầu hoặc kết thúc

Lệnh gán

Lệnh vào, lệnh ra (read hoặc write)

Kiểm tra điều kiện

Luồng thực hiện

Nối tiếp đoạn lệnh

Một số khối trong sơ đồ khối dùng biểu diễn thuật toán

1.10 giải quyết vấn đề và thiết kế thuật...

Documents