Bài giảng lý thuyết ngôn ngữ lập trình chương 3 cđ CNTT hữu nghị việt hàn

Lý thuyết ngôn ngữ lập trình

Chương 3
THUẬT TOÁN VÀ LƯU ĐỒ
THUẬT TOÁN


Nội dung
Khái niệm thuật toán
Các đặc trưng của thuật toán
Ngôn ngữ biểu diễn thuật toán


Khái niệm thuật toán
Thuật toán là một hệ thống chặt chẽ và rõ ràng các quy
tắc xác định một dãy các thao tác trên dữ liệu vào sao
cho sau một số hữu hạn bước thực hiện các thao tác
đó ta thu được kết quả của bài toán


Khái niệm thuật toán
Ví dụ: Thuật toán tìm UCLN của a và b
 Bước 1: Nhập vào 2 số a và b
 Bước 2: So sánh hai số a và b, gán số nhỏ hơn gán
cho UCLN
 Bước 3: Nếu một trong hai số a hoặc b không chia hết
cho UCLN thì thực hiện bước 4, ngược lại nếu cả a và
b đều chia hết cho UCLN thì thực hiện bước 5
 Bước 4: Giảm UCLN một đơn vị và quay lại bước 3
 Bước 5: Chỉ ra UCLN - Kết thúc

Các đặc trưng của thuật toán
Tính đúng
Tính dừng
Tính xác định
Tính phổ dụng
Tính hiệu quả


Các đặc trưng của thuật toán
Trong quá trình nghiên cứu giải quyết các vấn đề - bài
toán, người ta đưa ra nhận xét:
 Có nhiều bài toán cho đến nay vẫn chưa tìm ra một
cách giải theo kiểu thuật toán và cũng không biết là có
tồn tại thuật toán hay không.
 Có nhiều bài toán có thuật toán để giải nhưng không
chấp nhận được vì thời gian giải quá lớn hoặc các
điều kiện cho thuật toán khó đáp ứng.
 Có những bài toán được giải theo những cách giải vi
phạm thuật toán nhưng vẫn chấp nhận được.


Các đặc trưng của thuật toán
Người ta đã mở rộng hai tiêu chuẩn tính xác định và
tính đúng đắn của thuật toán
 Việc mở rộng tính xác định thể hiện qua các giải thuật
đệ quy và ngẫu nhiên
 Tính đúng của thuật toán không còn bắt buộc đối với
một bài toán, nhất là các cách giải gần đúng
Các cách giải chấp nhận được nhưng không hoàn

toàn đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn của thuật toán
được gọi là các thuật giải
Thuật giải thường được đề cập và sử dụng trong
khoa học trí tuệ nhân tạo


Ngôn ngữ biểu diễn thuật toán
Để biểu diễn thuật toán cần phải có một tập hợp các
ký hiệu
Mỗi ký hiệu biểu diễn một hành động
Tập hợp các ký hiệu được gọi là ngôn ngữ biểu diễn
thuật toán:
 Ngôn ngữ tự nhiên
 Ngôn ngữ lưu đồ
 Mã giả


Ngôn ngữ tự nhiên
Ví dụ: Thuật toán giải phương trình bậc nhất ax + b = 0
 Bước 1: Nhập giá trị các tham số a và b
 Bước 2: Kiểm tra a có bằng 0 hay không? Nếu a = 0 thì
thực hiện bước 3, ngược lại thì thực hiện bước 4.
 Bước 3: Kiểm tra nếu b = 0 thì kết luận phương trình
có vô số nghiệm, ngược lại thì kết luận phương trình
vô nghiệm.
 Bước 4: Kết luận phương trình có nghiệm x = -b/a


Ngôn ngữ lưu đồ
Dùng để mô tả giải thuật bằng các sơ đồ hình khối,

mỗi khối quy định một hành động cụ thể, riêng biệt
Khối

Ý nghĩa
Bắt đầu /Kết thúc thuật toán
Nhập / Xuất
Thi hành
Lựa chọn (điều kiện)
Đường đi
Chương trình con
Khối nối


Ngôn ngữ lưu đồ
Ví dụ:


Mã giả
Khi thể hiện thuật toán bằng mã giả, ta sẽ vay mượn
các cú pháp của một ngôn ngữ lập trình nào đó để thể
hiện thuật toán.
Mọi ngôn ngữ lập trình đều có những thao tác cơ bản
là xử lý, rẽ nhánh và lặp.
Dùng mã giả vừa tận dụng được các khái niệm trong
ngôn ngữ lập trình, vừa giúp người cài đặt dễ dàng
nắm bắt nội dung thuật toán.


Mã giả
Ví dụ: Thuật toán giải phương trình bậc 2

if Delta > 0 then
begin
x1=(-b-sqrt(delta))/(2*a)
x2=(-b+sqrt(delta))/(2*a)
xuất kết quả : phương trình có hai nghiệm là x1 và x2
end
else
if delta = 0 then
xuất kết quả : phương trình có nghiệm kép là -b/(2*a)
else {trường hợp delta < 0 }
xuất kết quả : phương trình vô nghiệm


CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3
1. Trình bày khái niệm thuật toán
2. Trình bày các đặc trưng của một thuật toán và cho ví dụ
3. Hãy biểu diễn thuật toán giải các bài toán sau bằng ngôn ngữ tự
nhiên, ngôn ngữ lưu đồ và mã giả:
- Tìm số lớn nhất trong n số cho trước
- Thuật toán Euclide, tìm ước số chung lớn nhất giữa hai số a, b.
- Phân tích một số ra thừa số nguyên tố
4. Trình bày các cấu trúc suy luận cơ bản của thuật toán và cho ví
dụ.
5. Dùng lưu đồ biểu diễn thuật toán giải bài toán sau: Tìm học sinh
điểm số lớn nhất sau kỳ thi Tin học văn phòng của một lớp có N
học sinh trong hai trường hợp:
- N biết trước
- N được nhập tuỳ vào người sử dụng