Giáo trình Cấu trúc dữ liệu và giải thuật - Nghề: Công nghệ thông tin (Cao đẳng) - CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.06 MB, 86 trang )
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ
GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI
THUẬT
NGHỀ CƠNG NGHỆ THƠNG TIN
TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số: 01/QĐCĐN ngày 04 tháng 01 năm 2016
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu
Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016
TUN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể
được phép dùng ngun bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và
tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình cấu trúc dữ liệu và giải thuật dùng cho học sinh hệ Cao
Đẳng và Trung cấp của nghề lập trình máy tính và hệ cao đẳng chun ngành
cơng nghệ thơng tin ứng dụng phần mềm trong trường Cao đẳng nghề Tỉnh
BR – VT. Nhằm cung cấp cho sinh viên các thuật tốn tổng qt, danh sách
liên kết, và các giải thuật sắp xếp, tìm kiếm. Từ đó sinh viên sẽ từng bước
cải tiến thuật tốn để xây dựng được những chương trình hiệu quả và có tính
ứng dụng cao. Mục đích của giáo trình là trang bị cho học viên những kiến
thức và kỹ năng phân tích xây dựng được thuật tốn kết hợp với giải thuật
Để có thể nắm bắt các kiến thức học sinh cần được trang bị các kiến
thức về mơn lập trình căn bản. Ngơn ngữ lập trình được chọn để minh họa
các kiến thức trên là Dev C++.
Trong qua trình biên soạn giáo trình, chắn chắn rằng trong giáo trình sẽ
cịn nhiều khiếm khuyết, tác giả mong muốn nhận được các ý kiến q báu
đóng góp của đồng nghiệp cũng như bạn đọc để giáo trình này có thể hồn
thiện hơn nữa về mặt nội dung cũng như hình thức trong lần tái bản sau.
Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 02 tháng 01 năm 2016
Biên soạn
Nguyễn Thị Mai
MỤC LỤC
TRANG
CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN 8
BÀI 1
GIỚI THIỆU CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT 10
1. Mối liên hệ giải thuật và cấu trúc dữ liệu. 10
1.1. Giải thuật 10
1.2. Dữ liệu 10
1.3. Mối quan hệ giữa cấu trúc dữ liệu và giải thuật 11
2. Kiểu dữ liệu, mơ hình dữ liệu, kiểu dữ liệu trừu tượng 11
2.1.Khái niệm về kiểu dữ liệu 11
2.2. Mơ hình kiểu dữ liệu 12
2.3. Kiểu dữ liệu trừu tượng 13
3. Thiết kế và phân tích giải thuật 13
3.1. Thiết kế thuật tốn. 13
3.2. Phân tích tính đúng đắn của giải thuật 13
3.3. Phân tích tính đơn giản 14
4. Một số ví dụ về thiết kế và phân tích giải thuật 14
BÀI 2
LÀM VIỆC VỚI CON TRỎ 17
1. Biến con trỏ 17
1.1. Khái niệm con trỏ ( pointer ) 17
1.3. Gán địa chỉ của biến cho biến con trỏ 18
1.4. Cấp phát vùng nhớ cho biến con trỏ 19
1.5. Giải phóng vùng nhớ cho biến con trỏ 19
1.6. Một số phép toán trên con trỏ 20
2. Con trỏ và mảng một chiều 21
3. Con trỏ và mảng nhiều chiều 22
BÀI 3
LÀM VIỆC VỚI KIỂU CẤU TRÚC 25
1. Khái niệm cấu trúc 25
2. Khai báo kiểu cấu trúc. 25
3. Truy nhập đến các thành phần trong biến cấu trúc 28
4. Nhập dữ liệu cho biến cấu trúc 28
BÀI 4
LÀM VIỆC VỚI KIỂU TẬP TIN 32
1. Khái niệm về tập tin 32
2. Các kiểu vào ra với tệp: 33
2.1. Khai báo biến tập tin 33
2.2. Mở tập tin 34
2.3. Đóng tập tin 35
2.4. Kiểm tra đến cuối tập tin hay chưa? 35
2.5. Di chuyển con trỏ tập tin về đầu tập tin - Hàm rewind() 36
3. Các thao tác trên tệp: 36
3.1. Ghi dữ liệu lên tập tin văn bản 36
3.2. Đọc dữ liệu từ tập tin văn bản 37
BÀI 5
THÊM PHẦN TỬ TRONG DANH SÁCH ĐẶC 41
1. Định nghĩa 41
2. Khởi tạo danh sách 41
3. Thêm một phần tử vào danh sách 42
3.1.Thêm vào đầu danh sách: 42
3.2.Thêm vào cuối danh sách: 42
3.3. Thêm vào vị trí bất kỳ trong danh sách: 42
BÀI 6
XÓA PHẦN TỬ TRONG DANH SÁCH ĐẶC 44
1. Xóa phần tử đầu 44
2. Xóa phần tử cuối 45
3. Xóa phần tử tại vị trí bất kỳ trong danh sách: 45
BÀI 7
LÀM VIỆC VỚI DANH SÁCH LIÊN KẾT 46
1. Định nghĩa: 46
2. Khai báo một nút 47
3. Khai báo một danh sách 47
4. Khởi tạo một nút mới 47
5. Khởi tạo một danh sách 48
6. Nhập một danh sách 48
7. Xuất một danh sách 49
BÀI 8
CHÈN PHẦN TỬ TRONG DANH SÁCH LIÊN KẾT 50
1. Chèn một nút vào đầu danh sách 50
2. Chèn một nút vào cuối danh sách 51
3. Chèn một nút vào vị trí bất kỳ 51
BÀI 9
XÓA PHẦN TỬ TRONG DANH SÁCH LIÊN KẾT 53
1. Xóa nút đầu danh sách 53
2. Xóa nút cuối danh sách 53
3. Hủy danh sách 54
BÀI 10
LÀM VIỆC VỚI NGĂN XẾP 56
1.4. Lấy một phần tử ra khỏi ngăn xếp. 58
1.5. Thêm một phần tử vào ngăn xếp. 58
2.3. Lấy một phần tử ra khỏi ngăn xếp. 59
2.4. Thêm một phần tử vào ngăn xếp. 60
2.5. Xóa phần tử ở ngăn xếp 60
BÀI 11
LÀM VIỆC VỚI HÀNG ĐỢI(QUEUE) 62
1. Biểu diễn hàng đợi dùng mảng: 63
2.4. Lấy phần tử ở ở đầu Queue 67
BÀI 12
SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP SẮP XẾP 70
1. Định nghĩa bài toán sắp xếp: 70
2.3. Giải thuật: 71
3. Phương pháp sắp xếp nổi bọt 73
3.3. Giải thuật: 74
4. Phương pháp đổi chỗ trực tiếp 74
4.3. Giải thuật: 75
5. Phương pháp chèn trực tiếp( insertion sort) 77
5.3. Giải thuật: 78
2. Phương pháp tìm kiếm nhị phân 83
2.1. Ý tưởng 83
TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO: 86
CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN
CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT
Mã số mơ đun: MĐ15
VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠ ĐUN:
Vị trí: Mơ đun này được học sau mơ đun Tin học văn phịng, Lập trình
căn bản, cơ sở dữ liệu.
Tính chất: Mơ đun này u cầu phải có tư duy logic và các kiến thức về lập
trình căn bản .
MỤC TIÊU MƠ ĐUN:
Trình bày được các kiểu dữ liệu
Phân tích và xây dựng được thuật tốn
Phân tích được các loại dữ liệu, giải thuật và kết hợp được dữ liệu và giải
thuật.
Thực hiện được các thao tác trên các kiểu dữ liệu
Cài đặt được các thuật tốn sắp xếp và tìm kiếm.
Cài đặt được các thuật tốn trên các cấu trúc dữ liệu: mảng, danh sách, danh
sách liên kết đơn.
Có tinh thần trách nhiệm, ý thức tổ chức kỷ luật, tác phong cơng nghiệp,
tinh thần hợp tác trong cơng việc
Có ý chủ động, độc lập trong cơng việc, tự học cập nhật kiến thức, nâng
cao trình độ chun mơn.
NỘI DUNG CỦA MƠ ĐUN:
STT
Tên các bài trong mơ đun
2
Giới thiệu cấu trúc dữ liệu và giải
thuật
Làm việc với con trỏ
3
Làm việc với kiểu cấu trúc
1
Thời
gian
Hình thức
giảng dạy
3
Tích hợp
5
Tích hợp
5
Tích hợp
4
Làm việc với kiểu tập tin
5
Tích hợp
Kiểm tra bài 1,2,3,4
1
5
Thêm phần tử trong danh sách đặc
5
Tích hợp
6
Xóa phần tử trong danh sách đặc
4
Tích hợp
Kiểm tra bài 5,6
1
7
Làm việc với danh sách liên kết
5
Tích hợp
8
Chèn phần tử trong danh sách liên kết
5
Tích hợp
9
Xóa phần tử trong danh sách liên kết
5
Tích hợp
10
Làm việc với ngăn xếp
7
Tích hợp
11
Làm việc với hàng đợi
7
Tích hợp
Kiểm tra bài 7,8,9,10,11
1
Sử dụng các phương pháp sắp xếp
Sử dụng các phương pháp tìm kiếm
Kiểm tra bài 12,13
Cộng
10
5
1
75
Tích hợp
Tích hợp
12
13
BÀI 1
GIỚI THIỆU CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT
Giới thiệu:
Giải thuật là cách phân tích 1 vấn đề, từ thực tiễn cho tới chương trình,
cách thiết kế một giải pháp cho vấn đề theo cách giải quyết bằng máy tính.
Tiếp theo, các phương pháp phân tích, đánh giá độ phức tạp và thời gian thực
hiện giải thuật . Qua bài học này sẽ giới thiệu một cách thật cụ thể về cấu
trúc dữ liệu và giải thuật.
Mục tiêu:
Trình bày được kiến thức cở bản về cấu trúc dữ liệu, giải thuật, kiểu
dữ liệu, mơ hình dữ liệu
Phân tích được giải thuật
Sử dụng được các phương pháp phân tích, thiết kế giải thuật.
Rèn luyện tính cẩn thận, kiên trì, sáng tạo.
Bảo đảm an tồn và vệ sinh cho người và thiết bị trong phịng máy.
Nội dung
1. Mối liên hệ giải thuật và cấu trúc dữ liệu.
1.1. Giải thuật
Giải thuật là các bước cần tác động theo một thứ tự nhất định nào đó
trên cơ sở bổ dữ liệu vào để đạt dữ liệu ra đúng với chân lý của nó.
Dữ liệu
vào
Input
Giải thuật
DD
ữữ
li li
ệệ
u u
rara
Out
put
1.2. Dữ liệu
Có thể nói rằng khơng có một chương trình máy tính nào mà khơng có
dữ liệu để xử lý.
10
Dữ liệu có thể là dữ liệu đưa vào (input data), dữ liệu trung gian hoặc
dữ liệu đưa ra(output data). Do vậy, việc tổ chức để lưu trữ dữ liệu phục vụ
cho chương trình có ý nghĩa rất quan trọng trong tồn bộ hệ thống chương
trình. Việc xây dựng cấu trúc dữ liệu quyết định rất lớn đến chất lượng cũng
như cơng sức của người lập trình trong việc thiết kế, cài đặt chương trình.
1.3. Mối quan hệ giữa cấu trúc dữ liệu và giải thuật
Mối quan hệ giữa cấu trúc dữ liệu và Giải thuật có thể minh họa bằng đẳng
thức:
Cấu trúc dữ liệu + Giải thuật = Chương trình
Như vậy, khi đã có cấu trúc dữ liệu tốt, nắm vững giải thuật thực hiện thì
việc thể hiện chương trình bằng một ngơn ngữ cụ thể chỉ là vấn đề thời
gian. Khi có cấu trúc dữ liệu mà chưa tìm ra thuật giải thì khơng thể có
chương trình và ngược lại khơng thể có giải thuật khi chưa có cấu trúc dữ
liệu. Một chương trình máy tính chỉ có thể được hồn thiện khi có đầy đủ cả
Cấu trúc dữ liệu để lưu trữ dữ liệu và Giải thuật xử lý dữ liệu theo u cầu
của bài tốn đặt ra.
2. Kiểu dữ liệu, mơ hình dữ liệu, kiểu dữ liệu trừu tượng
2.1.Khái niệm về kiểu dữ liệu
Kiểu dữ liệu T có thể xem như là sự kết hợp của 2 thành phần:
Miền giá trị mà kiểu dữ liệu T có thể lưu trữ: V,
Tập hợp các phép tốn để thao tác dữ liệu: O.
T = <V, O>
Mỗi kiểu dữ liệu thường được đại diện bởi một tên (định danh). Mỗi phần
tử dữ liệu cókiểu T sẽ có giá trị trong miền V và có thể được thực hiện các
phép tốn thuộc tập hợpcác phép tốn trong O.
Để lưu trữ các phần tử dữ liệu này thường phải tốn một số byte(s) trong bộ
nhớ, sốbyte(s) này gọi là kích thước của kiểu dữ liệu.
11
2.2. Mơ hình kiểu dữ liệu
Hầu hết các ngơn ngữ lập trình đều có cung cấp các kiểu dữ liệu cơ sở. Tùy
vào mỗi
ngơn ngữ mà các kiểu dữ liệu cơ sở có thể có các tên gọi khác nhau song
chung quy
lại có những loại kiểu dữ liệu cơ sở như sau:
Kiểu số ngun: Có thể có dấu hoặc khơng có dấu và thường có các kích
thước sau:
+ Kiểu số ngun 1 byte
+ Kiểu số ngun 2 bytes
+ Kiểu số ngun 4 bytes
Kiểu số ngun thường được thực hiện với các phép tốn: O = {+, , *, /,
DIV, MOD, <,>, <=, >=, =, …}
Kiểu số thực: Thường có các kích thước sau:
+ Kiểu số thực 4 bytes
+ Kiểu số thực 6 bytes
+ Kiểu số thực 8 bytes
+ Kiểu số thực 10 bytes
Kiểu số thực thường được thực hiện với các phép tốn: O = {+, , *, /, <, >,
<=, >=, =, …}
Kiểu ký tự: Có thể có các kích thước sau:
+ Kiểu ký tự byte
+ Kiểu ký tự 2 bytes
Kiểu ký tự thường được thực hiện với các phép tốn: O = {+, , <, >, <=, >=,
=, ORD,CHR, …}
Kiểu chuỗi ký tự: Có kích thước tùy thuộc vào từng ngơn ngữ lập trình
Kiểu chuỗi ký tự thường được thực hiện với các phép tốn: O = {+, &, <, >,
<=, >=, =,Length, Trunc, …}
12
Kiểu luận lý: Thường có kích thước 1 byte
Kiểu luận lý thường được thực hiện với các phép tốn: O = {NOT, AND, OR,
XOR, <, >,<=, >=, =, …}
2.3. Kiểu dữ liệu trừu tượng
Kiểu dữ liệu trừu tượng là một mơ hình tốn học cùng với một tập hợp
các phép tốn trên nó. Có thể nói kiểu dữ liệu trừu tượng là một kiểu dữ liệu
do chúng ta định nghĩa ở mức khái niệm (conceptual), nó chưa được cài đặt cụ
thể bằng một ngơn ngữ lập trình.
Khi cài đặt một kiểu dữ liệu trừu tượng trên một ngơn ngữ lập trình cụ thể,
chúng ta phải thực hiện hai nhiệm vụ:
Biểu diễn kiểu dữ liệu trừu tượng bằng một cấu trúc dữ liệu hoặc một
kiểu dữ liệu trừu tượng khác đã được cài đặt.
Viết các chương trình con thực hiện các phép tốn trên kiểu dữ liệu trừu
tượng mà ta thường gọi là cài đặt các phép tốn.
3. Thiết kế và phân tích giải thuật
3.1. Thiết kế thuật tốn.
Người ta thường dùng phương pháp chia nhỏ bài tốn hay chiến thuật chia để
trị để thiết kế giải thuật.
Nếu gọi bài tốn là một modul chính thì ta chia modul chính thành các modul
con rồi lại chia các modul con thành các modul con nhỏ hơn cho đến khi ta
được các modul đã biết cách giải rồi. > Chiến thuật chia để trị
3.2. Phân tích tính đúng đắn của giải thuật
Ta phải chứng minh giải thuật là đúng
Người ta thường làm : Cho chương trình chạy thử với một bộ dữ liệu đã biết
kết quả
Nếu kết quả chương trình khác với kết quả đã biết thì chắc chắn chương
trình sai; nếu bằng thì cũng chưa có kết luận, do đó đây chỉ là phương pháp
tìm ra cái sai mà chưa chứng minh cái đúng
13
Cho chạy chương trình rồi xem kết quả có phù hợp với thực tế khơng, nếu
phù hợp thì hi vọng đúng, cịn khơng thì chắc chắn sai
Để chứng minh tính chính xác thì phải dùng tốn học – hay dùng qui nạp (rất
khó)
3.3. Phân tích tính đơn giản
Tùy thuộc bài tốn được dùng thường xun hay khơng, nếu chương trình chỉ
dùng một ít lần rồi bỏ đi thì ta ưu tiên tính đơn giản
Bài tốn được sử dụng thường xun thì ta ưu tiên tính hiệu quả của thuật
tốn
Tính hiệu quả thể hiện về hai mặt
Khơng gian (Chương trình bé chiếm ít bộ nhớ)
Thời gian (Chương trình chạy nhanh)
4. Một số ví dụ về thiết kế và phân tích giải thuật
Ví dụ 1: Tìm số lớn nhất trong một dãy các số từ a1,…, an
Input : Số ngun dương N và dãy a1, a2, ,..., aN.
Output : Tìm Max là giá trị lớn nhất của dãy đã cho
Khởi tạo Max=a1. Với mỗi i, nếu ai > Max thì thay giá trị Max= ai
Phân tích giải thuật như sau:
B1. Nhập N và dãy a1, ..., aN
B2. Đặt Max = a1, i = 2.
B3. Nếu i > N thì đến B5.
B4. Nếu ai > Max thì Max = ai.
Đặt i=i+1 rồi quay b.3.
B5. Đưa ra Max rồi kết thúc.
14
Ví dụ 2: Thiết kế và phân tích giải thuật giải phương trình bậc 2.
Input: Các hệ số a,b,c.
Ouput: Nghiệm của phương trình.
u cầu phải có cơng thức tính Delta = b2 – 4ac.
Phân tích giải thuật như sau:
B1. Nhập vào các hệ số a,b,c
B2. Tính Delta = b2 – 4ac
B3.
Nếu Delta > 0 nhảy đến B4.
Nếu Delta = 0 nhảy đến B4.
Nếu Delta < 0 nhảy đến B4.
B4. Đưa ra số nghiệm của phương trình.
Câu hỏi, bài tập:
Thiết kế và phân tích giải thuật các bài tốn sau:
1.1: Giải phương trình bậc nhất
15
1.2: Tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của hai số a,b
1.3: Tính tổng : s=1+2+3+…+ n
u cầu đánh giá
Phân tích được giải thuật của các bài tốn
Sử dụng được các phương pháp phân tích, thiết kế giải thuật.
16
BÀI 2
LÀM VIỆC VỚI CON TRỎ
Giới thiệu:
Con trỏ là đặc trưng và là một trong những sức mạnh lớn nhất trong
lập trình C++. Vì thế việc tìm hiểu và vận dụng con trỏ là điều khơng thể
thiếu đối với một lập trình viên. Bài viết này sẽ giúp cho người đọc có cái
nhìn sâu sắc hơn về con trỏ trong lập trình C. Qua đó sẽ giúp các bạn sử dụng
con trỏ một cách linh hoạt, tránh được những sai sót và làm việc một cách
hiệu quả.
Mục tiêu:
Trình bày được khái niệm con trỏ
Nêu được các thao tác trên con trỏ
Thực hiện được khai báo biến con trỏ
Trình bày và vận dụng các phép tốn trên biến con trỏ vào các bài tốn
Trình bày và vận dụng được con trỏ vào mảng một chiều và mảng nhiều
chiều
Rèn luyện tính cẩn thận, kiên trì, sáng tạo, độc lập và hoạt động nhóm.
Bảo đảm an tồn và vệ sinh cho người và thiết bị trong phịng máy.
Nội dung :
1. Biến con trỏ
1.1. Khái niệm con trỏ ( pointer )
Con trỏ là biến dùng để chứa địa chỉ của biến khác hoặc có thể là một
hàm. Do có nhiều loại địa chỉ nên cũng có nhiều loại biến con trỏ. Con trỏ
kiểu int dùng để chứa địa chỉ của kiểu int. Con trỏ kiểu float dùng để chứa
địa chỉ kiểu float.
Muốn sử dụng được pointer, trước tiên phải có được địa chỉ của biến mà ta
cần quan tâm bằng phép tốn lấy địa chỉ & . Kết quả của phép lấy địa chỉ &
17
sẽ là 1 phần tử hằng.
1.2. Khai báo một biến con trỏ:
Cú pháp: <Kiểu> * <Tên con trỏ>
Ý nghĩa: Khai báo một biến có tên là Tên con trỏ dùng để chứa địa chỉ của
các biến có
kiểu dữ liệu
Ví dụ 1: Khai báo 2 biến a,b có kiểu int và 2 biến pa, pb là 2 biến con trỏ
kiểu int.
int a, b, *pa, *pb;
Ví dụ 2: Khai báo biến f kiểu float và biến pf là con trỏ float
float f, *pf;
Ghi chú: Nếu chưa muốn khai báo kiểu dữ liệu mà con trỏ ptr đang chỉ đến,
ta sử dụng:
void *ptr;
Sau đó, nếu ta muốn con trỏ ptr chỉ đến kiểu dữ liệu gì cũng được. Tác dụng
của khai báo này là chỉ dành ra 2 bytes trong bộ nhớ để cấp phát cho biến con
trỏ ptr.
1.3. Gán địa chỉ của biến cho biến con trỏ
Tốn tử & dùng để định vị con trỏ đến địa chỉ của một biến đang làm việc.
Cú pháp: <Tên biến con trỏ>=&<Tên biến>
Giải thích: Ta gán địa chỉ của biến Tên biến cho con trỏ Tên biến con trỏ.
Ví dụ: Gán địa chỉ của biến a cho con trỏ pa, gán địa chỉ của biến b cho con
trỏ pb.
pa=&a; pb=&b;
Lưu ý: Khi gán địa chỉ của biến tĩnh cho con trỏ cần phải lưu ý kiểu dữ liệu
của chúng. Ví dụ sau đây khơng đúng do khơng tương thích kiểu:
int Bien_Nguyen;
18
float *Con_Tro_Thuc;
...
Con_Tro_Thuc=&Bien_Nguyen;
Phép gán ở đây là sai vì Con_Tro_Thuc là một con trỏ kiểu float (nó chỉ có thể
chứa được địa chỉ của biến kiểu float); trong khi đó, Bien_Nguyen có kiểu int.
1.4. Cấp phát vùng nhớ cho biến con trỏ
Trước khi sử dụng biến con trỏ, ta nên cấp phát vùng nhớ cho biến con
trỏ
này quản lý địa chỉ. Việc cấp phát được thực hiện nhờ các hàm
malloc(), calloc() trong thư viện alloc.h.
Cú pháp các hàm:
void *malloc(size_t size): Cấp phát vùng nhớ có kích thước là size.
void *calloc(size_t nitems, size_t size): Cấp phát vùng nhớ có kích thước là
nitems*size.
Ví dụ: Giả sử ta có khai báo:
int a, *pa, *pb;
pa = (int*)malloc(sizeof(int)); /* Cấp phát vùng nhớ có kích thước bằng với
kích thước của một số ngun */
pb= (int*)calloc(10, sizeof(int)); /* Cấp phát vùng nhớ có thể chứa được 10 số
ngun*/
1.5. Giải phóng vùng nhớ cho biến con trỏ
Một vùng nhớ đã cấp phát cho biến con trỏ, khi khơng cịn sử dụng
nữa, ta sẽ thu hồi lại vùng nhớ này nhờ hàm free().
Cú pháp: void free(void *block)
Ý nghĩa: Giải phóng vùng nhớ được quản lý bởi con trỏ block.
Ví dụ: Ở ví dụ trên, sau khi thực hiện xong, ta giải phóng vùng nhớ cho 2
biến con trỏ pa & pb:
19
free(pa);
free(pb);
1.6. Một số phép tốn trên con trỏ
Phép gán con trỏ: Hai con trỏ cùng kiểu có thể gán cho nhau.
Ví dụ:
int a, *p, *a ; float *f;
a = 5 ; p = &a ; q = p ; /* đúng */
f = p ; /* sai do khác kiểu */
Ta cũng có thể ép kiểu con trỏ theo cú pháp:
(<Kiểu kết quả>*)<Tên con trỏ>
Chẳng hạn, ví dụ trên được viết lại:
int a, *p, *a ; float *f;
a = 5 ; p = &a ; q = p ; /* đúng */
f = (float*)p; /* Đúng nhờ ép kiểu*/
Cộng, trừ con trỏ với một số ngun
Ta có thể cộng (+), trừ () 1 con trỏ với 1 số ngun N nào đó; kết quả trả về
là 1 con trỏ. Con trỏ này chỉ đến vùng nhớ cách vùng nhớ của con trỏ hiện tại
N phần tử.
Ví dụ: Cho đoạn chương trình sau:
int *pa;
pa = (int*) malloc(20); /* Cấp phát vùng nhớ 20 byte=10 số ngun*/
int *pb, *pc;
pb = pa + 7;
pc = pb 3;
Con trỏ NULL: là con trỏ khơng chứa địa chỉ nào cả. Ta có thể gán giá trị
NULL cho 1 con trỏ có kiểu bất kỳ.
20
2. Con trỏ và mảng một chiều
Giữa mảng và con trỏ có một sự liên hệ rất chặt chẽ. Những phần tử
của mảng có thể được xác định bằng chỉ số trong mảng, bên cạnh đó chúng
cũng có thể được xác lập qua biến con trỏ.
Ví dụ 1 : int A[5] ; * p ;
P = A ;
+ Mảng bố trí 5 ơ nhớ liên tiếp ( mỗi ơ chiếm 2 byte ).
+ Tên mảng là 1 hằng địa chỉ ( khơng thay đổi được ), chính là địa chỉ của
phần tử đầu tiên. => A tương đương với &A[0]
(A + i ) tương đương với &A[i]
*(A + i ) tương đương với A[i]
p = A => p = &A[0] ( p trỏ tới phần tử A[0])
*(p + i ) tương đương với A[i].
=>bốn cách viết như sau là tương đương : A[i], * ( A + i ), * ( p + i ), p[i].
Ví dụ 2 : Nhập 5 số ngun vào 1 mảng gồm 5 phần tử ( a[5]) sau đó sắp
xếp tăng dần
#include <stdio.h>
#include<conio.h>
#define n 5
main ( )
{ int a[n], t , *p, i , j ;
int s ;
p = a ;
for ( i = 0; i < n ; i ++ )
{
printf(" a[%d] = " , i ) ; scanf( " %d ", p + i );
}
/* sapxep tăng dan */
21
for ( i = 0 ; i < n1 ; i ++ )
for ( j = i + 1 ; j
{
t = * ( a + i ) ;
*(a + i ) = * ( a + j) ;
*(a + j ) = t ;
}
printf(" mang sau khi sap xep");
for ( i = 0; i < n ; i ++ )
printf("%5d",a[i]);
s= 0 ;
for ( i=0 ; i < n ; ++i )
s= s+ a[ i];
printf ("\n Tong = %5d ", s );
getch ( );
}
3. Con trỏ và mảng nhiều chiều
Ta có thể sử dụng con trỏ thay cho mảng nhiều chiều như sau:
Giả sử ta có mảng 2 chiều và biến con trỏ như sau:
int a[n][m];
int *contro_int;
Thực hiện phép gán contro_int=a;
Khi đó phần tử:
a[0][0] được quản lý bởi contro_int;
a[0][1] được quản lý bởi contro_int+1;
a[0][2] được quản lý bởi contro_int+2;
...
22
a[1][0] được quản lý bởi contro_int+m;
a[1][1] được quản lý bởi contro_int+m+1;
...
a[n][m] được quản lý bởi contro_int+n*m;
Tương tự như thế đối với mảng nhiều hơn 2 chiều.
Câu hỏi, bài tập
2.1. Kết quả của đoạn chương trình sau là gì?
#include<stdio.h>
main()
{
int A[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *pa = A;
*pa += 2;
printf("%d",*pa);
}
a. 10
c. 30
b. 12
d. 32
2.2. Giả sử có các khai báo biến và các phép gán như sau :
int i, *p;
float x, *q;
1. p = &i;
2. q = i;
3. p = &x;
4. q = p;
5. q = & x;
Các phép gán khơng hợp lệ là:
a. 1,3,4,5
c. 1,2,4
b. 2,3
d. 2, 3,4
2.3. Lập trình thực hiện các cơng việc sau :
23
Nhập vào mảng một chiều một dãy số ngun a1,a2,a3…an
Tính trung bình của các ngun tử đã nhập vào
Tìm và in giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của mảng
Xuất ra dãy các số chăn, số lẻ
u cầu đánh giá
Biết được khai báo biến con trỏ và các phép tốn trên con trỏ
Áp dụng các phép tốn trên biến con trỏ vào các bài tốn
Áp dụng được con trỏ vào mảng một chiều và mảng nhiều chiều
Viết được chương trình và chạy, kiểm tra được kết quả
24
BÀI 3
LÀM VIỆC VỚI KIỂU CẤU TRÚC
Giới thiệu:
Bên cạnh những kiểu dữ liệu có sẵn như char, int, float,… C cũng cho
phép chúng ta tự định nghĩa kiểu dữ liệu để phù hợp với mục đích cũng như
tạo mã nguồn tối ưu nhất. Bài viết này sẽ tiếp tục trình bày về kiểu dữ liệu
người dùng tự định nghĩa là struct.
Mục tiêu:
Trình bày được khái niệm biến cấu trúc
Khai báo được biến kiểu cấu trúc
Truy cập được đến các thành phần của cấu trúc
Nhập dữ liệu được cho biến cấu trúc
Vận dụng kiểu cấu trúc làm các bài tốn trong lập trình
Rèn luyện tính cẩn thận, kiên trì, sáng tạo, độc lập và hoạt động nhóm.
Bảo đảm an tồn và vệ sinh cho người và thiết bị trong phịng máy.
Nội dung chính:
1. Khái niệm cấu trúc
Kiểu cấu trúc (Structure) là kiểu dữ liệu bao gồm nhiều thành phần có thể
thuộc nhiều kiểu dữ liệu khác nhau. Các thành phần được truy cập qua tên
Sự khác biệt giữa kiểu cấu trúc và kiểu mảng là: các phần tử của mảng là
cùng kiểu cịn các phần tử của kiểu cấu trúc có thể có kiểu khác nhau.
2. Khai báo kiểu cấu trúc.
struct [tên_cấu_trúc]
{
khai báo các thành phần
} [danh sách các biến cấu trúc];
Trong đó:
struct là từ khóa đứng trước một khai báo cấu trúc,
25
