Programowanie proceduralne INP001210WL rok akademicki 2017/18 semestr letni. Wykład 3. Karol Tarnowski A-1 p.

Transkrypt

1 Programowanie proceduralne INP001210WL rok akademicki 2017/18 semestr letni Wykład 3 Karol Tarnowski karol.tarnowski@pwr.edu.pl A-1 p. 411B

2 Plan prezentacji (1) Co to jest algorytm? Zapis algorytmów Algorytmy sortowania: Sortowanie przez wybór (selectsort) Sortowanie bąbelkowe (bubblesort) Sortowanie przez scalanie (mergesort) Sortowanie szybkie (quicksort) M. M. Sysło, Algorytmy, WSiP, 2002

3 Plan prezentacji (2) Podział kodu źródłowego

4 Co to jest algorytm? Algorytm jest przepisem opisującym krok po kroku rozwiązanie problemu lub osiągnięcie jakiegoś celu Algorytmika to dziedzina zajmująca się algorytmami i ich właściwościami

5 Algorytm Słowo algorytm wywodzi się od nazwiska arabskiego matematyka i astronoma. Muhammad ibn Musa al- Chuwarizmi żył na przełomie VIII i IX wieku, jest uznawany za prekursora metod obliczeniowych w matematyce Muhammad_ibn_Musa_al- Chuwarizmi

6 Przykład algorytmu

7 Przykład algorytmu

8 Przykład algorytmu

9 Algorytm Euklidesa Algorytm wyznaczania największego wspólnego dzielnika dwóch dodatnich liczb całkowitych został sformułowany w IV w. p.n.e. przez Euklidesa

10 Co to jest program? Program to lista szczegółowych instrukcji przekazywanych komputerowi do realizacji określonych zadań

11 Program i przepis a algorytm Gotowanie Informatyka Składniki Dane Przepis Program Kucharz i kuchnia Komputer Danie Wynik

12 Zapis algorytmów Algorytm może być zapisywany na różne sposoby: językiem naturalnym, pseudokodem, schematem blokowym, językiem programowania

13 Znajdowanie elementu maksymalnego w tablicy Dane wejściowe: n-elementowa tablica liczb Dane wyjściowe: wartość największej liczby w tablicy

14 Znajdowanie elementu maksymalnego w tablicy Przypisz maksimum wartość początkowego elementu tablicy Dla kolejnych elementów tablicy: Jeśli dany element jest większy od maksimum Przypisz maksimum wartość danego elementu

15 Znajdowanie elementu maksymalnego w tablicy 1. Przypisz maksimum wartość początkowego elementu tablicy. 2. Przypisz zmiennej indeks wartość Jeśli indeks jest większy/równy n idź do Jeśli element wskazywany przez indeks jest większy od maksimum, to przypisz maksimum wartość elementu wskazywanego przez indeks 5. Zwiększ indeks o 1 i idź do Koniec (element największy jest w zmiennej maksimum).

16 Znajdowanie elementu maksymalnego w tablicy start dane: tablica t i jej rozmiar n m = t[0] i = 1 TAK jeśli i < n NIE TAK jeśli t[i] > m NIE m = t[i] i = i + 1 koniec

17 Znajdowanie elementu maksymalnego w tablicy float max(float t[], int n){ float m = t[0]; int i; for( i=1; i<n; i++){ if( t[i] > m ) m = t[i]; } return m; }

18 Znajdowanie pozycji elementu maksymalnego w tablicy Przypisz maksimum_indeks wartość 0 Dla kolejnych elementów tablicy: Jeśli dany element jest większy od wskazywanego przez maksimum_indeks Przypisz maksimum_indeks wartość indeksu danego elementu

19 Sortowanie bąbelkowe Jeżeli ciąg nie jest uporządkowany, to istnieją dwa sąsiednie elementy, które są w złej kolejności

20 Sortowanie bąbelkowe

21 Sortowanie bąbelkowe

22 Sortowanie bąbelkowe Wykonaj n-1 przebiegów przez tablicę Wykonaj n-i porównań sąsiednich elementów (gdzie i to numer iteracji) Jeśli elementy są nie po kolei to zamień je miejscami

23 Sortowanie przez wybór Wyszukujemy pozycję najmniejszego elementu i przestawiamy go na właściwą pozycję Następnie kontynuujemy dla pozostałej części tablicy

24 Sortowanie przez wybór

25 Sortowanie przez wybór

26 Sortowanie przez scalanie Podziel tablicę na dwie równe części Zastosuj sortowanie przez scalanie do każdej z nich oddzielnie Połącz posortowane podciągi w jeden ciąg posortowany

27 Sortowanie przez scalanie Scalanie Procedura scalania dwóch ciągów a[0..n-1] i b[0..m-1] do ciągu c[0..n+m-1] 1. Ustaw indeksy na początek ciągów: i=0, j=0 2. Jeśli w ciągu a nie pozostało już nic do przetworzenia (i>=n), to dołącz pozostałe elementy z b co c i zakończ 3. Jeśli w ciągu b nie pozostało już nic do przetworzenia (j>=m), to dołącz pozostałe elementy z a co c i zakończ 4. Jeśli a[i] <= b[j] to dołącz a[i] do c i zwiększ i o 1, w p.p. dołącz b[j] do c i zwiększ j o Powtarzaj od 2.

28 Sortowanie przez scalanie

29 Sortowanie przez scalanie

30 Sortowanie przez scalanie

31 Sortowanie przez scalanie

32 Sortowanie przez scalanie

33 Sortowanie przez scalanie

34 Sortowanie przez scalanie

35 Sortowanie przez scalanie

36 Algorytmy sortowania Sortowanie przez scalanie

37 Sortowanie przez scalanie Scalanie Procedura scalania dwóch ciągów a[0..n-1] i b[0..m-1] do ciągu c[0..n+m-1] 1. Ustaw indeksy na początek ciągów: i=0, j=0 2. Jeśli w ciągu a nie pozostało już nic do przetworzenia (i>=n), to dołącz pozostałe elementy z b co c i zakończ 3. Jeśli w ciągu b nie pozostało już nic do przetworzenia (j>=m), to dołącz pozostałe elementy z a co c i zakończ 4. Jeśli a[i] <= b[j] to dołącz a[i] do c i zwiększ i o 1, w p.p. dołącz b[j] do c i zwiększ j o Powtarzaj od 2.

38 Sortowanie szybkie Podziel tablicę na dwie części: mniejsze i większe od wybranego elementu Zastosuj sortowanie szybkie do każdej z nich oddzielnie Połącz posortowane podciągi w jeden ciąg posortowany

39 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

40 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

41 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

42 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

43 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

44 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

45 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

46 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

47 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

48 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

49 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

50 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

51 Algorytmy sortowania Sortowanie szybkie

52 Pliki nagłówkowe W złożonych programach istnieje konieczność rozdzielenia kodu źródłowego na kilka plików

53 Pliki nagłówkowe deklaracje funkcji funkcja główna kod źródłowy funkcji

54 Pliki nagłówkowe main.c

55 Pliki nagłówkowe sort.h

56 Pliki nagłówkowe max.c

57 Absolutne minimum Przed napisaniem programu przeanalizuj działanie algorytmu Złożony program rozdziel na kilka plików źródłowych