자료구조(data structures) chapter 1 basic...

자료구조(Data Structures)

Chapter 1 Basic Concepts

한밭대학교 컴퓨터공학과

Overview : Data

(1) Data vs Information

(2) Data

◎ Linear list(선형리스트)

- Sequential list :

- Linked list :

◎ Nonlinear list(비선형리스트)

- Tree :

- Graph :

(3) Data Structure

Data와 그와 연관된 Algorithm을 학습 및 연구

한밭대학교 컴퓨터공학과 2

1. Basic Concepts

(1) Data Abstraction and Encapsulation

(2) Algorithm Specification

(3) Performance Analysis

and Measurement


1.1 Overview : System life cycle

(1) Requirements(요구정의)

(2) Analysis(분석)

(3) Design(설계)


1.1 Overview : System life cycle

(4) Refinement and Coding(정제와 코딩)

(5) Verification(검증)

- Correctness proofs

- Testing

- Error removal

※ Implementation(구현)


1.2 Object-oriented Design

1.2.1 Algorithm Decomposition

vs Object-oriented Decomposition

1.2.2 Definitions

1) Object

2) Object-Oriented Programming

3) Object-Oriented Language


1.3 Data Abstraction and Encapsulation

(1)Data Encapsulation

(Information Hiding)

(2) Data Abstraction

(3) Data Type

(4) Abstract Data Type[Example 1.1] ADT Natural Number


1.5 Algorithm Specification

1.5.1 Introduction

1) Definition of algorithm

2) Representation of algorithm

- Natural language(English)

- Graphic representation(flowchart)

- Program language(C++)


[Example 1.2] selection sort

1) 요구정의 : 입·출력 정의

- 입력 : 정렬되지 않은 정수

(개수 : 고정(n?), 가변)

- 출력 : 정렬된 정수 n개

2) 분석 : 세분화

입력 - 정렬 - 출력



3) 설계

가. 입력

- 입력방법 : 파일, 화면, 생성

- 자료구조 : 정수 배열

나. 정렬

- 정렬방법표현(자연어)“정렬되지 않는 정수들 중에서 가장 작은값을 찾아서 정렬된 리스트 다음 자리에놓는다.”

다. 출력

- 출력방법 : 파일, 화면



4) 코딩

가. 주프로그램int main(){

int arr[100], n;n = input_file(arr); //자료입력(파일)sort(arr, n); // 정렬output_con(arr, n); // 출력(화면)return 0;

}

나. 함수 프로그램- 입력함수 : int input_fun(int*);

- 정렬함수 : void sort(int*, const int);

- 출력함수 : void output_fun(int*, const int);



- 파일입력

int input_file(int *a){

int i, n=0;ifstream In;In.open("sort.dat");In >> i;while (In){

a[n++] = i;In >> i;

}In.close();return n;

}



- 정렬(프로그램 1.8)

void sort(int *a, const int n){

for(int i=0; i<n; i++){

int j=i;for(int k=i+1; k<n; k++)

if(a[k]<a[j])j=k;int temp=a[i]; a[i]=a[j]; a[j]=temp;

}return;

}



- 화면 출력

void output_con(int *a, const int n)

{

int i;

cout << endl << "* sorted list *" << endl;

for(i=0; i<n; i++)

cout << setw(4) << a[i];

cout << endl;

return 0;

}


1.5 Algorithm Specification

1.5.2 Recursive Algorithms

Direct recursion

Indirect recursion


[Example 1.3] Binary search

1) 요구정의 : 입·출력 정의

- 입력

정렬된 정수(개수 : n?), 탐색 정수

- 출력

탐색 정수가 있을 때 : 위치번호(index)

탐색 정수가 없을 때 : -1

2) 분석 : 세분화

정렬된 정수 입력 – { 탐색 정수 입력 - 탐색 -출력 }반복



3) 설계

가. 입력- 입력방법 : 정렬된 정수(파일, 생성),

탐색 정수(화면)- 자료구조 : 정렬된 정수(배열),

탐색 정수(정수형 변수)

나. 탐색- 탐색방법표현

정렬된 정수들 중에서 가장 가운데 위치한정수(middle)와 탐색 정수(x)를 비교하여

middle > x 일 때 앞부분에서 탐색 반복middle < x 일 때 뒷부분에서 탐색 반복middle = x 일 때 탐색 완료

다. 출력- 출력방법 : 화면



4) 코딩

가. 주프로그램int main(){

int arr[20], n;int x, p;n = input_sorted_file(arr);cout << "Enter one of data to search : ";cin >> x;while(!cin.eof()){ //end of data : Ctrl-z

p = BinarySearch(arr, x, n);cout << p << endl;cout << "Enter one of data to search :";cin >> x;

}return 0;

}한밭대학교 컴퓨터공학과 18


나. 함수프로그램

- 탐색함수

비순환 프로그램(프로그램 1.10)

순환 프로그램(프로그램 1.11)



- 비순환 프로그램(프로그램 1.10)

int BinarySearch(int *a, const int x, const int n){

for(int left=0, right=n-1; left<=right;){

int middle=(left+right)/2;// cout << left << right << middle << endl;

if(x>a[middle])left=middle+1;if(x<a[middle])right=middle-1;if(x==a[middle])return middle;

}return -1;

}



- 순환 프로그램(프로그램 1.11)

int BinarySearch(int *a, const int x, const int left, const int right)

{

if(left<=right)

{

int middle=(left+right)/2;

// cout << left << right << middle << endl;

if(x>a[middle])return BinarySearch(a, x, middle+1, right);

if(x<a[middle])return BinarySearch(a, x, left, middle-1);

if(x==a[middle])return middle;

}

return -1;

}


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