bài 6 các cấu trúc dữ liệu đặc biệt ngăn xếp, hàng đợi, cây

Bài 6:
CÁC CẤU TRÚC DỮ LIỆU ĐẶC BIỆT:
NGĂN XẾP, HÀNG ĐỢI, CÂY
Nhắc lại bài cũ
Tìm hiểu các giải thuật sắp xếp cơ bản trên cấu
trúc dữ liệu mảng
Tìm hiểu các giải thuật tìm kiếm cơ bản trên
cấu trúc dữ liệu mảng
Đánh giá và so sánh hiệu quả các giải thuật
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
2
Tìm hiểu 3 cấu trúc dữ liệu đặc biệt: Ngăn xếp (Stack),
Hàng đợi (Queue) và Cây (Tree):
Khái niệm
Cách cài đặt trong VB.Net
Các thao tác cơ bản trên các cấu trúc dữ liệu
Mục tiêu bài học hôm nay
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
3
Khái niệm ngăn xếp
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
4
Ngăn xếp (Stack):
Các phần tử được lưu trữ thành một danh
sách liên tiếp nhau.
Việc thêm hay loại lấy một phần tử ra
khỏi danh sách đều được thực hiện ở một
đầu gọi là đỉnh của ngăn xếp.
Ví dụ: Chồng sách đặt trên bàn
Khái niệm ngăn xếp
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây

5
Stack tuân theo cấu trúc: LIFO (Last In – First Out):
Phần tử được đưa vào trong ngăn xếp sau cùng sẽ được lấy ra
trước tiên.
Phần tử đưa vào trong ngăn xếp trước tiên sẽ được lấy ra sau
cùng.
Các thao tác trên ngăn xếp
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
6
Có một số thao tác với ngăn xếp hay được thực hiện
Thêm (push) một phần tử vào đỉnh ngăn xếp
Lấy (pop) một phần tử từ đỉnh của ngăn xếp
Xem (peek) nội dung của phần tử ở đỉnh của ngăn
xếp
Ví dụ
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
7
Stack S lưu trữ các kí tự
Push
(S,A)
Push
(S,B)
Push
(S,C)
Pop
(S,C)
Push
(S,D)
Pop
(S,D)

Pop
(S,B)
Ngăn xếp được cài đặt trong VB.Net bằng lớp Stack
Lớp Stack là cài đặt giao diện Icollection
Lớp Stack cung cấp các phương thức cho phép thực hiện
các thao tác trên ngăn xếp như: Push(), Pop(), Peek(),
Contains(), …
Lớp Stack trong VB.Net
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
8
Khởi tạo ngăn xếp
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
9
3 cách khởi tạo:
Cách 1: Tạo 1 ngăn xếp rỗng mặc định chứa được 10 giá trị
Ví dụ: Dim myStack As New Stack()
Cách 2: Tạo 1 ngăn xếp từ 1 đối tượng collection khác
Ví dụ: Dim names() As String = {"Raymond",
"David“,"Mike"}
Dim nameStack As New Stack(names)
Cách 3: Tạo 1 ngăn xếp và chỉ định luôn dung lượng ngăn xếp
Ví dụ: Dim myStack As New Stack(25)
Các phương thức lớp Stack
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
10
Push(): Thêm một phần tử (Item) vào đỉnh ngăn xếp myStack
Cú pháp: myStack.Push(Item)
Pop(): Lấy phần tử từ đỉnh ngăn xếp myStack
Cú pháp: myStack.Pop() -> trả về phần tử ở đỉnh của ngăn xếp
Peek(): Xem nội dung phần tử tại đỉnh ngăn xếp myStack

Cú pháp: myStack.Peek()
Các phương thức lớp Stack
Count(): Trả về số phần tử có trong ngăn xếp myStack
Cú pháp: myStack.Count()
Clear(): Xóa tất cả các phần tử có trong ngăn xếp myStack
Cú pháp: myStack.Clear()
Contains(): Kiểm tra xem một phần tử Item nào đó có tồn tại trong
ngăn xếp myStack không
Cú pháp: myStack.Contains(Item)
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
11
Các phương thức lớp Stack
CopyTo(): copy nội dung của ngăn xếp myStack vào một mảng
myArray bắt đầu từ vị trí index
Cú pháp: myStack.CopyTo(myArray, index)
ToArray(): copy nội dung của ngăn xếp myStack vào một mảng
myArray
Cú pháp: myArray = myStack.ToArray()
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
12
Ví dụ sử dụng một số phương thức
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
13
Imports System.Collections
Module Module1
Sub Main()
Dim Nums As New Stack()
Dim num As Integer
Dim x As Integer
Dim arrayCopy() As Object

Dim myArray() As Object
'Phuong thuc Push()
For x = 5 To 20 Step +5
Nums.Push(x)
Next
' Phuong thuc Peek() va Pop()
If (IsNumeric(Nums.Peek())) Then
num = Nums.Pop()
Console.WriteLine("Phan tu vua duoc lay ra
khoi ngan xep la: " + num)
End If
Ví dụ sử dụng một số phương thức
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
14
'Phuong thuc Contains()
If (Nums.Contains(10)) Then
Console.WriteLine("Gia tri 10 ton
tai trong Stack")
End If
'Phuong thuc Count() va Clear()
If (Nums.Count() = 0) Then
Nums.Clear()
End If
'Phuong thuc CopyTo() va ToArray()
Nums.CopyTo(arrayCopy, 0)
myArray = Nums.ToArray()
End Sub
End Module
Ví dụ ứng dụng Stack
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây

15
Ứng dụng stack để đảo ngược danh sách
Giải thuật:
1. Lặp lại n lần
1.1. Nhập vào một giá trị
1.2. Đẩy nó vào stack
2. Lặp khi stack chưa rỗng
2.1. Lấy một giá trị từ stack
2.2. In ra
Ví dụ ứng dụng Stack
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
16
Khái niệm Hàng đợi (Queue)
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
17
Hàng đợi (Queue):
Các phần tử được lưu trữ thành một danh sách liên tiếp nhau.
Việc thêm 1 phần tử vào danh sách được thực hiện ở một đầu (cuối hàng)
Việc lấy ra 1 phần tử của danh sách được thực hiện ở đầu khác (đầu hàng)
Ví dụ:
Dòng người xếp hàng chờ trong siêu thị
Khái niệm Hàng đợi (Queue)
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
18
Hàng đợi tuân theo cấu trúc FIFO (First In – First Out):
Các phần tử vào trong hàng đợi trước sẽ được lấy ra trước.
2 13
Thêm vào
1
Lấy ra

Các thao tác trên hàng đợi
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
19
Một số thao tác cơ bản trên queue
Bổ sung (enqueue) thêm phần tử vào cuối hàng đợi
Lấy (dequeue phần tử ở đầu hàng đợi
Xem (peek) nội dung phần tử ở đầu hàng đợi
Ví dụ
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
20
Ví dụ hàng đợi Q lưu trữ các kí tự
Bổ sung A, B và C vào
cuối hàng đợi
Lấy phần tử đầu tiên
trong hàng đợi
Bổ sung D vào cuố i
hàng đợi
Hàng đợi được cài đặt trong VB.Net bằng lớp Queue
Lớp Queue bao gồm các phương thức như:
Enqueue(): Bổ sung thêm phần tử vào đuôi của hàng đợi
Dequeue(): Lấy một phần tử từ đầu của hàng đợi
Peek(): Xem nội dung của phần tử tại đầu của hàng đợi
Count(): Trả về số phần tử có trong hàng đợi
Clear(): Hủy hàng đợi và tất cả các phần tử có trong hàng đợi
Lớp Hàng đợi trong VB.Net
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
21
Có 3 cách:
Cách 1: Tạo một hàng đợi rỗng mặc định chứa được 32 phần tử
Ví dụ: Dim myQueue As New Queue()

Cách 2: Tạo một hàng đợi và chỉ định sẵn dung lượng hàng đợi
Ví dụ: Dim myQueue As New Queue(100)
Cách 3: Tạo một ngăn xếp và chỉ định tốc độ gia tăng kích thước
Ví dụ: Dim myQueue As New Queue(32, 3R)
Cách khai báo Hàng đợi
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
22
Các phương thức trong Hàng đợi
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
23
Enqueue(): Bổ sung phần tử Item vào đuôi của hàng đợi myQueue
Cấu trúc: myQueue.Enqueue(Item)
Dequeue(): Lấy phần tử từ đầu của hàng đợi myQueue
Cấu trúc: myQueue.Dequeue
Peek(): Thăm phần tử tại đầu của hàng đợi myQueue
Cấu trúc: myQueue.Peek
Các phương thức trong Hàng đợi
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
24
Count: Trả về số phần tử có trong hàng đợi
Cấu trúc: myQueue.Count
Clear: Hủy hàng đợi và tất cả các phần tử có trong hàng đợi
myQueue
Cấu trúc: myQueue.Clear
Ứng dụng của Hàng đợi
Slide 6 – Ngăn xếp, Hàng đợi và Cây
25
Hàng đợi có thể được sử dụng trong một số bài toán:
Bài toán ‘sản xuất và tiêu thụ’ (ứng dụng trong các hệ điều hành
song song).

Bộ đệm lệnh (ví dụ: Nhấn phím ⇒ Bộ đệm ⇒ CPU xử lý).
Xử lý các lệnh trong máy tính (ứng dụng trong HĐH, trình biên
dịch), hàng đợi các tiến trình chờ được xử lý,