1 / 31

Informatika I 7 . přednáška

Informatika I 7 . přednáška. RNDr. Jiří Dvořák, CSc. dvorak @uai.fme.vutbr.cz. Obsah přednášky. Rekurze Statické a dynamické proměnné Typ ukazatel Abstraktní dynamické datové struktury. Rekurze.

bertha-guy
Download Presentation

Informatika I 7 . přednáška

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Informatika I7. přednáška RNDr. Jiří Dvořák, CSc. dvorak@uai.fme.vutbr.cz

  2. Obsah přednášky • Rekurze • Statické a dynamické proměnné • Typ ukazatel • Abstraktní dynamické datové struktury Informatika I: přednáška 7

  3. Rekurze • Rekurze je proces řešení problému jeho rozdělením na dva nebo více jednodušších podproblémů, z nichž alespoň jeden je jednodušší verzí původního problému (jednodušší ve smyslu menšího rozsahu). • Rekurze v programování je vždy spojena s rekurzivním voláním podprogramů (procedur nebo funkcí). Informatika I: přednáška 7

  4. Přímá a nepřímá rekurze • Přímá rekurze: podprogram volá sám sebe. • Nepřímá rekurze: podprogram P1 volá podprogram P2, podprogram P2 volá podprogram P3, … , podprogram Pn-1 volá podprogram Pn, podprogram Pn volá podprogram P1. Informatika I: přednáška 7

  5. Obvyklá struktura přímo rekurzivního podprogramu procedure Solve(problemP); begin if Podmínkathen Řeš triviální případ daného problému else Solve(problemP’); {problém P’ je jednodušším případem problému P} end; Informatika I: přednáška 7

  6. Příklad rekurzivní funkce function Faktorial(N:byte):real; begin if N <= 1 then Faktorial:=1 else Faktorial:=NFaktorial(N-1); end; Informatika I: přednáška 7

  7. Problém hanojských věží Úkolem je přenést disky na druhou tyč s použitím třetí tyče jako pomocné, přičemž musí být dodržena tato pravidla: • v každém kroku můžeme přenést pouze jeden disk, a to vždy z tyče na tyč • není možné položit větší disk na menší Informatika I: přednáška 7

  8. Rekurzivní řešení problému hanojských věží procedure PrenesVez(N:byte; A,B,C:char); {Přenes věž o výšce N disků z tyče A na tyč B pomocí tyče C; disky jsou číslovány vzestupně od nejmenšího do největšího čísly 1, 2, … , N} begin if N=1 then Přenes disk N z tyče A na tyč B else begin PrenesVez(N-1,A,C,B); Přenes disk N z tyče A na tyč B; PrenesVez(N-1,C,B,A); end end; Informatika I: přednáška 7

  9. program Hanoj; {$APPTYPE CONSOLE} var N:byte; S:string; Plan:TextFile; procedure PrenesVez(N:byte; A,B,C:char); {prenese vez o vysce N z tyce A na tyc B pomoci tyce C} begin if N=1 then writeln(Plan,'Prenes disk',N:3,' z ',A,' na ',B) else begin PrenesVez(N-1,A,C,B); writeln(Plan,'Prenes disk',N:3,' z ',A,' na ',B); PrenesVez(N-1,C,B,A); end; end; Informatika I: přednáška 7

  10. begin writeln('Zadej jmeno souboru'); readln(S); assignfile(Plan,S); rewrite(Plan); writeln('Zadej pocet disku'); readln(N); PrenesVez(N,'A','B','C'); closefile(Plan); end. Informatika I: přednáška 7

  11. Příklad řešení pro N = 4: Prenes disk 1 z A na C Prenes disk 2 z A na B Prenes disk 1 z C na B Prenes disk 3 z A na C Prenes disk 1 z B na A Prenes disk 2 z B na C Prenes disk 1 z A na C Prenes disk 4 z A na B Prenes disk 1 z C na B Prenes disk 2 z C na A Prenes disk 1 z B na A Prenes disk 3 z C na B Prenes disk 1 z A na C Prenes disk 2 z A na B Prenes disk 1 z C na B Informatika I: přednáška 7

  12. Procedura QuickSort const MaxN=100; type TIndex=1..MaxN; TPole=array[TIndex] of integer; procedure QuickSort(L,R:TIndex; var A:TPole); {Procedura provadi vzestupne trideni prvku pole v useku vymezenem indexy L a R. Nejprve se stanovi hodnota stredoveho prvku X. Pak se prvky pole preskladaji tak, ze vzniknou dve prekryvajici se casti s temito vlastnostmi: v prve casti nejsou prvky vetsi nez X a ve druhe casti nejsou prvky mensi nez X. Pro intervaly indexu nepatrici do prekryti těchto casti se potom vola procedura QuickSort.} var I,J:TIndex; X,Pom:integer; Informatika I: přednáška 7

  13. begin I:=L; J:=R; X:=A[(L+R) div 2]; repeat while A[I]<X do I:=I+1; while A[J]>X do J:=J-1; if I<=J then begin Pom:=A[I]; A[I]:=A[J]; A[J]:=Pom; I:=I+1; J:=J-1; end; until I>J; if L<J then QuickSort(L,J,A); if I<R then QuickSort(I,R,A); end; Informatika I: přednáška 7

  14. Nepřímá rekurze a direktiva forward procedure Proc1(...); forward; procedure Proc2(...); begin ... Proc1(...); ... end; procedure Proc1; {Dokončení deklarace procedury Proc1} begin ... Proc2(...); ... end; Informatika I: přednáška 7

  15. Statické a dynamické proměnné • Statické proměnné: Jsou deklarovány v úseku var (úsek deklarací proměnných) a existují po tu dobu, po kterou se výpočetní proces nachází v bloku, v němž jsou deklarovány. • Dynamické proměnné: Jsou dynamicky vytvářeny v případě potřeby a rušeny v případě nepotřeby. Přístup k nim je zprostředkován pomocí proměnných typu ukazatel. Informatika I: přednáška 7

  16. Typ ukazatel a dynamická proměnná • Definice: identif_typu_ukazatel = ^identif_typu_dynamické_proměnné; • Přístup k dynamické proměnné: identif_proměnné_typu_ukazatel^ proměnná typu ukazatel dynamická proměnná • Konstanta typu ukazatel: nil • Jestliže proměnná typu ukazatel má tuto hodnotu, znamená to, že neukazuje na žádnou dynamickou proměnnou. Informatika I: přednáška 7

  17. Operace nad typem ukazatel • Vytvoření dynamické proměnné: new(ProměnnáTypuUkazatel) • Uvolnění paměti po dynamické proměnné: dispose(ProměnnáTypuUkazatel) • Relační operace (pro stejné typy ukazatel): =,<> • Operace přiřazení (pro stejné typy ukazatel): := Informatika I: přednáška 7

  18. Příklady pro typ ukazatel Definice typů a deklarace proměnných: type TZaznam = record Re,Im:real; end; TPole = array[1..100] of integer; TUkZaznam = ^TZaznam; TUkPole = ^TPole; var P,Q:^string; UkA,UkB:TUkPole; UkZ:TUkZaznam; Vytvoření dynamických proměnných: new(P); new(Q); new(UkA); new(UkZ); Informatika I: přednáška 7

  19. Příklady pro typ ukazatel Naplnění dynamických proměnných : P^:='alfa'; Q^:=P^; readln(UkZ^.Re, UkZ^.Im); for i:=1 to N do readln(UkA^[i]); Rušení dynamické proměnné: dispose(P); Operace přiřazení pro typ ukazatel: P:=nil; UkB:=UkA; Informatika I: přednáška 7

  20. Abstraktní dynamické datové struktury • Zásobník (stack) • Fronta (queue) • Seznam (list) • Strom (tree) • Graf (graph) Tyto struktury je možno implementovat pomocí typu pole nebo pomocí typu ukazatel. Informatika I: přednáška 7

  21. Zásobník • Dynamická homogenní lineární struktura • Přístupová metoda LIFO • (Last In, First Out) • Typické operace: • vytvoření prázdného zásobníku • vložení prvku do zásobníku • zjištění hodnoty na vrcholu • zrušení prvku na vrcholu • test, zda je zásobník prázdný out in vrchol Informatika I: přednáška 7

  22. Fronta out in • Dynamická homogenní lineární struktura • Přístupová metoda FIFO (First In, First Out) • Typické operace: • vytvoření prázdné fronty • vložení prvku na konec fronty • zjištění hodnoty na čele fronty • zrušení prvku na čele fronty • test, zda je fronta prázdná Informatika I: přednáška 7

  23. Seznam • Jednoduchý seznam: • dynamická homogenní lineární struktura • sekvenční přístupová metoda • typické operace: • vytvoření prázdného seznamu • vložení prvku do seznamu • odebrání prvku ze seznamu • test, zda je seznam prázdný • Obecný seznam: • prvky mohou být opět seznamy Informatika I: přednáška 7

  24. Implementace jednoduchého seznamu Jednosměrný seznam Obousměrný seznam Cyklický seznam Informatika I: přednáška 7

  25. Příklad implementace seznamu studentů type TStudent=record OsCislo:integer; Prijmeni,Jmeno:TRetezec; Body:integer; end; TSpoj= ^TPrvek; TPrvek= record Stud:TStudent; Dalsi:TSpoj; end; var Zacatek,P,Q:TSpoj; Student:TStudent; Informatika I: přednáška 7

  26. Příklady práce se seznamem studentů Vytvoření prázdného seznamu: Zacatek:=nil; Vložení studenta na začátek seznamu: new(P); P^.Stud:=Student; P^.Dalsi:=Zacatek; Zacatek:=P; Zrušení studenta na začátku seznamu: P:=Zacatek; Zacatek:=Zacatek^.Dalsi; dispose(P); Informatika I: přednáška 7

  27. Příklady práce se seznamem studentů Nalezení studenta s daným osobním číslem: var OC:integer; {zadane osobni cislo} Nalez:TSpoj; {ukazatel na nalezeny zaznam} ... P:=Zacatek; Nalez:=nil; whileP<>nil do begin if P^.Stud.OsCislo=OC thenbegin Nalez:=P; P:=nil; end else P:=P^.Dalsi; end; Informatika I: přednáška 7

  28. Stromové struktury Binární strom (každý uzel má nejvýše dva následníky) Obecný strom (každý uzel může mít libovolný počet následníků) Informatika I: přednáška 7

  29. Implementace binárního stromu A A B B C C D E D E F F Informatika I: přednáška 7

  30. Příklad implementace obousměrného seznamu a binárního stromu type THodnota= ... ; {typy pro obousmerny seznam} TSpoj= ^TPrvek; TPrvek= record Vzad:TSpoj; Hodnota:THodnota; Vpred:TSpoj; end; {typy pro binarni strom} THrana= ^TUzel; TUzel= record Hodnota:THodnota; Levy:THrana; Pravy:THrana; end; Informatika I: přednáška 7

  31. Implementace uzlu obecného stromu A A Informatika I: přednáška 7

More Related