Bài giảng Cấu trúc dữ liệu và giải thuật - Chương 5: Các chiến lược tìm kiếm

Bài giảng "Cấu trúc dữ liệu và giải thuật - Chương 5: Các chiến lược tìm kiếm" cung cấp cho người học các kiến thức: Giới thiệu các thao tác tìm kiếm phổ biến trong cuộc sống hàng ngày, các thuật toán tìm kiếm, tìm kiếm trình tự, thuật toán lính canh, tìm kiếm nhị phân và các thuật toán tìm kiếm nhị phân. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cấu trúc dữ liệu và giải thuật - Chương 5: Các chiến lược tìm kiếmGiảng viên:Văn Chí Nam – Nguyễn Thị Hồng Nhung – Đặng Nguyễn Đức Tiến2 Giới thiệu Tìm kiếm tuần tự Tìm kiếm nhị phân Tổng kết Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 20133  Thao tác tìm kiếm rất phổ biến trong cuộc sống hàng ngày.  Tìm kiếm hồ sơ, tập tin.  Tìm kiếm tên người trong danh sách. … Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 20134  Có nhiều loại:  Tìm kiếm tuần tự (Sequential/ Linear Search)  Tìm kiếm nhị phân (Binary Search)  …  Mục tiêu:  Tìm hiểu về 2 thuật toán tìm kiếm cơ bản.  Phân tích thuật toán để lựa chọn thuật toán phù hợp khi áp dụng vào thực tế. Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 20135 Sequential Search Linear Search Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 20136  Input:  Dãy A, n phần tử  Giá trị x cần tìm  Output:  Nếu x xuất hiện trong A: trả về vị trí xuất hiện đầu tiên của x  Nếu không: trả về n hoặc -1  Thuật toán:  Vétcạn (exhaustive)  Dùng lính canh (sentinel) Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 20137  Thuật toán:  Lần lượt so sánh x với các phần tử của mảng A cho đến khi gặp được phần tử cần tìm, hoặc hết mảng.  Ví dụ: A = {1, 25, 6, 5, 2, 37, 40}, x = 6 x = 6 1 25 6 5 2 37 40 x = 6 1 25 6 5 2 37 40 x = 6 1 25 6 5 2 37 40 Dừng Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 20138 Thuật toán: LinearExhaustive • Bước 1. Khởi tạo biến chỉ số: i = 0 • Bước 2. Kiểm tra xem có thực hiện hết mảng hay chưa: So sánh i và n • Nếu chưa hết mảng (i < n), sang bước 3. • Nếu đã hết mảng (i >= n), thông báo không tìm thấy giá trị x cần tìm. • Bước 3. So sánh giá trị a[i] với giá trị x cần tìm • Nếu a[i] bằng x: Kết thúc chương trình và thông báo đã tìm thấy x. • Nếu a[i] khác x, tăng i thêm 1 và quay lại bước 2. Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 20139  Nhận xét: Phép so sánh là phép toán sơ cấp được dùng trong thuật toán. Suy ra, số lượng các phép so sánh sẽ là thước đo độ phức tạp của thuật toán.  Mỗi vòng lặp có 2 điều kiện cần kiểm tra:  Kiểm tra cuối mảng (bước 2)  Kiểm tra phần tử hiện tại có bằng x? (bước 3) Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 201310  Trường hợp x nằm ở 2 biên của mảng A: rất hiếm khi xuất hiện.  Ước lượng số vòng lặp trung bình sẽ hữu ích hơn.  Số phép so sánh trung bình: 2(1+2+ … + n)/n = n+1 => Số phép so sánh tăng/giảm tuyến tính theo số phần tử Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 201311  Vậy độ phức tạp của thuật toán là:  Tốtnhất: O(1).  Trung bình: O(n).  Xấu nhất: O(n). Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 201312  Trong thuật toán vét cạn, có 2 điều kiện được kiểm tra.  Có thể bỏ việc kiểm tra điều kiện cuối mảng bằng cách dùng “lính canh”.  Lính canh là phần tử có giá trị bằng với phần tử cần tìm và đặt ở cuối mảng. Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 201313  Ví dụ: A = {1, 25, 5, 2, 37}, x = 6 x = 6 x = 6 (a) 1 25 5 2 37 6 (d) 1 25 5 2 37 6 x = 6 x = 6 (b) 1 25 5 2 37 6 (e) 1 25 5 2 37 6 x = 6 x = 6 (c) 1 25 5 2 37 6 (f) 1 25 5 2 37 6 return 5; Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 201314 Thuật toán: LinearSentinel • Bước 1. Khởi tạo biến chỉ số: i = 0 • Bước 2. So sánh giá trị a[i] với giá trị x cần tìm • Nếu a[i] bằng x: • Nếu i < n: Kết thúc chương trình và thông báo đã tìm thấy x. • Nếu i >= n: Thông báo không tìm thấy x trong mảng. • Nếu a[i] khác x, tăng i thêm 1 và quay lại bước 2. Cấu trúc dữ liệu và giải thuật – HCMUS 201315  Thực nghiệm cho thấy trong trường hợp n lớn, thời gia ...