CHƯƠNG 2.(TT)

GIẢI THUẬT SẮP XẾP

Võ Quang Hoàng Khang Email: vqhkhang@gmail.com

1

Mục tiêu

 Nắm vững, minh họa và tính toán được các

phép gán (hoán vị) các giải thuật sắp xếp cơ

bản trên mảng một chiều

 Cài đặt được các giải thuật bằng ngôn ngữ

C/C++

2

Khái niệm

 Sắp xếp là quá trình xử lý một danh sách các phần tử để đặt chúng theo một thứ tự thỏa mãn một tiêu chí nào đó dựa trên nội dung thông tin lưu giữ tại mỗi phần tử.

 Khái niệm nghịch thế

a2

a3

a4 …

aN-2 aN-1 aN

… a1 Giả sử xét mảng có thứ tự tăng dần, nếu có iaj thì ta gọi đó là nghịch thế. Mục tiêu của sắp xếp là khử các nghịch thế (bằng cách hoán vị)

3

Các giải thuật sắp xếp cơ bản

 Đổi chổ trực tiếp – Interchange Sort  Chọn trực tiếp – Selection Sort  Chèn trực tiếp – Insertion Sort  Nổi bọt – Bubble Sort  Quick Sort  Một số giải thuật khác - đọc thêm trong tài

liệu

4

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

 Ý tưởng

Ý tưởng chính của giải thuật là xuất phát từ đầu

dãy, tìm tất cả nghịch thế chứa phần tử này, triệt

tiêu chúng bằng cách đổi chỗ phần tử này với

phần tử tương ứng trong cặp nghịch thế. Lặp lại

xử lý trên với các phần tử tiếp theo trong dãy.

5

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Giả sử cần sắp xếp dãy số sau tăng dần

15

10

9

7

5

3

1 2 3 4 5

2 6

7

1 8

6

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 1: Xét phần tử đầu tiên (tại vị trí 1)

15

10

9

7

5

3

3 4 5

2 6

7

1 8

1 2

7

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 1: Xét phần tử đầu tiên (tại vị trí 1)

15

10

9

7

5

3

3 4 5

2 6

7

1 8

2 1

8

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 1: Xét phần tử đầu tiên (tại vị trí 1)

15

10

9

7

5

3

2 3 1 5 4

2 6

7

1 8

9

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 1: Xét phần tử đầu tiên (tại vị trí 1)

15

10

9

7

5

3

2 3 1 4 5

2 6

7

1 8

10

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 1: Xét phần tử đầu tiên (tại vị trí 1)

15

10

9

7

5

3

2 3 4 7

2 6

1 8

5 1

11

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 1: Xét phần tử đầu tiên (tại vị trí 1)

15

10

9

7

5

3

2 3 4 5

2 1

7

1 8

6

12

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 1: Xét phần tử đầu tiên (tại vị trí 1)

15

10

9

7

5

3

2 3 4 5 6

2 1

7

1 8

13

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 1: Xét phần tử đầu tiên (tại vị trí 1)

Kết thúc bước 1 15

10

9

7

5

3

2 3 4 5 6 7

1 1 1

2 8

14

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 2: Xét phần tử thứ hai (tại vị trí 2)

15

10

9

7

5

3

2 3

1 1 1

5 4 6 7

2 8

15

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 2: Xét phần tử thứ hai (tại vị trí 2)

15

10

9

7

5

3

1 1 1

3 2 5 4 6 7

2 8

16

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 2: Xét phần tử thứ hai (tại vị trí 2)

15

10

9

7

5

3

1 1 1

2 3 4 5 6 7

2 8

17

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 2: Xét phần tử thứ hai (tại vị trí 2)

15

10

9

7

5

3

1 1 1

2 3 4 5 7 6

2 8

18

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 2: Xét phần tử thứ hai (tại vị trí 2)

15

10

9

7

5

3

3 4 5

1 1 1

2 7

2 8

6

19

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 2: Xét phần tử thứ hai (tại vị trí 2)

15

10

9

7

5

3

3 4 5 6

1 1 1

2 7

2 8

20

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 2: Xét phần tử thứ hai (tại vị trí 2)

Kết thúc bước 2 15

10

9

7

5

3

3 4 5 6 7

1 1 1

2 2 2

8

21

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 3: Xét phần tử thứ ba (tại vị trí 3)

15

10

9

7

5

3

3 4

1 1 1

2 2 2

5 6 7 8

22

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 3: Xét phần tử thứ ba (tại vị trí 3)

15

10

9

7

5

3

1 1 1

2 2 2

4 3 5 6 7 8

23

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 3: Xét phần tử thứ ba (tại vị trí 3)

15

10

9

7

5

3

1 1 1

2 2 2

4 5 3 7 6 8

24

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 3: Xét phần tử thứ ba (tại vị trí 3)

15

10

9

7

5

3

4 5

1 1 1

2 2 2

3 7 8 6

25

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 3: Xét phần tử thứ ba (tại vị trí 3)

15

10

9

7

5

3

1 1 1

2 2 2

3 4 5 6 7 8

26

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 3: Xét phần tử thứ ba (tại vị trí 3)

Kết thúc bước 3 15

10

9

7

5

3 3

4 5 6 7 8

1 1 1

2 2 2

3

27

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 4: Xét phần tử thứ tư (tại vị trí 4)

15

10

9

7

5

3 3

1 1 1

2 2 2

4 5 3 7 6 8

28

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 4: Xét phần tử thứ tư (tại vị trí 4)

15

10

9

7

5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 7 6 8 4 5

29

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 4: Xét phần tử thứ tư (tại vị trí 4)

15

10

9

7

5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 5 6 4 7 8

30

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 4: Xét phần tử thứ tư (tại vị trí 4)

15

10

9

7

5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 5 6 4 7 8

31

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 4: Xét phần tử thứ tư (tại vị trí 4)

Kết thúc bước 4 15

10

9

7

5 5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 5 6 7 4 8

32

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 5: Xét phần tử thứ năm (tại vị trí 5)

15

10

9

7

5 5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 5 6 4 7 8

33

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 5: Xét phần tử thứ năm (tại vị trí 5)

15

10

9

7

5 5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 4 7 8 5 6

34

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 5: Xét phần tử thứ năm (tại vị trí 5)

15

10

9

7

5 5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 4 6 7 5 8

35

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 5: Xét phần tử thứ năm (tại vị trí 5)

Kết thúc bước 5 15

10

9

7 7

5 5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 4 6 7 8 5

36

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 6: Xét phần tử thứ sáu (tại vị trí 6)

15

10

9

7 7

5 5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 4 6 7 5 8

37

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 6: Xét phần tử thứ sáu (tại vị trí 6)

15

10

9

7 7

5 5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 4 5 8 6 7

38

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 6: Xét phần tử thứ sáu (tại vị trí 6)

Kết thúc bước 6 15

10

9 9

7 7

5 5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 4 5 7 8 6

39

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 7: Xét phần tử thứ bảy (tại vị trí 7)

15

10

9 9

7 7

5 5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 4 5 7 8 6

40

j i

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Bước 7: Xét phần tử thứ bảy (tại vị trí 7)

Kết thúc bước 7

15

10 10

9 9

7 7

5 5

3 3

1 1 1

2 2 2

3 4 5 6 7 8

41

i j

Đổi chổ trực tiếp – interchange sort

Hoàn tất sắp xếp

15

10 10

9 9

7 7

5 5

3 3

11 1

2 2 2

3 4 5 7 8 6

42

Giải thuật

 Bước 1 : i = 1;// bắt đầu từ đầu dãy  Bước 2 : j = i+1;//tìm các phần tử a[j] < a[i], j>i  Bước 3 :

Nếu a[j]

Trong khi j <= N thực hiện

j = j+1;

 Bước 4 : i = i+1;

Nếu i < N: Lặp lại Bước 2. Ngược lại: Dừng.

43

Cài đặt void InterchangeSort(int a[], int N ) {

int i, j; for (i = 0 ; i

for (j =i+1; j < N ; j++) if(a[j ]< a[i])

}

} void Hoanvi(int &a, int &b) {

Hoanvi(a[i],a[j]);

int tam=a; a=b; b=tam;

}

44

 Ðánh giá giải thuật

Số lượng các phép so sánh xảy ra không phụ thuộc vào tình trạng của dãy số ban đầu, nhưng số lượng phép hoán vị thực hiện tùy thuộc vào kết quả so sánh, có thể ước lượng trong từng trường hợp như sau:

45

Bài tập

 Minh họa từng bước thực hiện của giải thuật Interchange Sort khi sắp dãy số sau tăng dần:

15

7

9

10

6

20

 Cho biết tổng số phép hoán vị

46

Chọn trực tiếp – selection sort

Ý tưởng:

Chọn phần tử nhỏ nhất trong N phần tử ban đầu,

đưa phần tử này về vị trí đúng là đầu dãy hiện

hành; lúc này dãy hiện hành chỉ còn N-1 phần tử

cần sắp xếp, bắt đầu từ vị trí thứ 2; lặp lại quá

trình trên cho dãy hiện hành... đến khi dãy hiện

hành chỉ còn 1 phần tử

47

Chọn trực tiếp – selection sort

Làm sao để xác định được vị trí phần

?

tử có giá trị nhỏ nhất trong một dãy gồm N phần tử?

48

Chọn trực tiếp – selection sort Tìm vị trí phần tử nhỏ nhất?

Giả sử cần tìm vị trí phần tử nhỏ nhất trong dãy số sau ?

15

10

9

7

5

3

1 2 3 4 5

1 6

7

2 8

49

Chọn trực tiếp – selection sort Tìm vị trí phần tử nhỏ nhất?

Bước 1: Giả sử vị trí phần tử nhỏ nhất là 1 (vtmin), phần tử này có giá trị 10

vtmin

15

10

9

7

5

3

1

2

3

4

5

1 6

7

2 8

50

Chọn trực tiếp – selection sort Tìm vị trí phần tử nhỏ nhất?

vtmin

Bước 2: So sánh giá trị tại vtmin với tất cả giá trị tại vị trí còn lại (từ 2 đến 8), nếu có phần tử nào nhỏ hơn phần tử tại vtmin thì cập nhật lại vtmin 5 nhỏ hơn 10 nên cập nhật vị trí min

15

10

9

7

5

3

51

1 2 3 4 5

1 6

7

2 8

Chọn trực tiếp – selection sort Tìm vị trí phần tử nhỏ nhất?

Bước 2: So sánh giá trị tại vtmin với tất cả giá trị tại vị trí còn lại (từ 2 đến 8), nếu có phần tử nào nhỏ hơn phần tử tại vtmin thì cập nhật lại vtmin

vtmin

7 lớn hơn 5 nên không cập nhật vị trí min

15

10

9

7

5

3

52

1 2 3 4 5

1 6

7

2 8

Chọn trực tiếp – selection sort Tìm vị trí phần tử nhỏ nhất?

Bước 2: So sánh giá trị tại vtmin với tất cả giá trị tại vị trí còn lại (từ 2 đến 8), nếu có phần tử nào nhỏ hơn phần tử tại vtmin thì cập nhật lại vtmin

vtmin

3 nhỏ hơn 5 nên cập nhật vị trí min

15

10

9

7

5

3

53

1 2 3 4 5

1 6

7

2 8

Chọn trực tiếp – selection sort Tìm vị trí phần tử nhỏ nhất?

Bước 2: So sánh giá trị tại vtmin với tất cả giá trị 9 lớn hơn 3 tại vị trí còn lại (từ 2 đến 8), nếu có phần tử nào nên không cập nhỏ hơn phần tử tại vtmin thì cập nhật lại vtmin nhật vị trí min

vtmin

15

10

9

7

5

3

54

1 2 3 4 5

1 6

7

2 8

Chọn trực tiếp – selection sort Tìm vị trí phần tử nhỏ nhất?

1 nhỏ hơn 3 nên cập nhật vị trí min

Bước 2: So sánh giá trị tại vtmin với tất cả giá trị tại vị trí còn lại (từ 2 đến 8), nếu có phần tử nào nhỏ hơn phần tử tại vtmin thì cập nhật lại vtmin

vtmin

15

10

9

7

5

3

55

1 2 3 4 5

1 6

7

2 8

Chọn trực tiếp – selection sort Tìm vị trí phần tử nhỏ nhất?

15 lớn hơn 1 nên không cập nhật vị trí min

Bước 2: So sánh giá trị tại vtmin với tất cả giá trị tại vị trí còn lại (từ 2 đến 8), nếu có phần tử nào nhỏ hơn phần tử tại vtmin thì cập nhật lại vtmin

vtmin

15

10

9

7

5

3

56

1 2 3 4 5

1 6

7

2 8

Chọn trực tiếp – selection sort Tìm vị trí phần tử nhỏ nhất?

Bước 2: So sánh giá trị tại vtmin với tất cả giá trị tại vị trí còn lại (từ 2 đến 8), nếu có phần tử nào nhỏ hơn phần tử tại vtmin thì cập nhật lại vtmin

2 lớn hơn 1 nên không cập nhật vị trí min

vtmin

15

10

9

7

5

3

57

1 2 3 4 5

1 6

7

2 8

Chọn trực tiếp – selection sort Tìm vị trí phần tử nhỏ nhất?

?

Hãy cài đặt hàm tìm và trả về vị trí phần tử nhỏ nhất bằng ngôn ngữ C, đầu vào là mảng số nguyên a, kích thước n?

58

Chọn trực tiếp – selection sort Tìm vị trí phần tử nhỏ nhất?

?

Giả sử cần tìm vị trí phần tử nhỏ nhất bắt đầu từ vị trí k cho trước (ví dụ đoạn từ 3 đến 8) thì giải quyết như thế nào?

Hãy viết hàm cài đặt bằng ngôn ngữ C?

15

10

9

8

7

3

59

1 3 4

1 2

5

2 6

7 8

Chọn trực tiếp – selection sort

Giả sử cần sắp xếp dãy số sau tăng dần

15

10

9

7

5

3

1 2 3 4 5

2 6

7

1 8

60

Chọn trực tiếp – selection sort

Bước 1: Xét phần tử thứ nhất (vị trí 1) • Tìm phần tử nhỏ nhất từ vị trí 1 đến 8 • Hoán vị 2 phần tử tại vị trí đang xét với vị trí phần tử min

min

15

10

9

7

5

3

2 3 4 5

2 6

1 8

7 1

61

i

Chọn trực tiếp – selection sort

Bước 2: Xét phần tử thứ hai (vị trí 2) • Tìm phần tử nhỏ nhất từ vị trí 2 đến 8 • Hoán vị 2 phần tử tại vị trí đang xét với vị trí phần tử min

min

15

10

9

7

5

3

2 3 4 5

1 1

2 6

7 8

62

i

Chọn trực tiếp – selection sort

Bước 3: Xét phần tử thứ ba (vị trí 3) • Tìm phần tử nhỏ nhất từ vị trí 3 đến 8 • Hoán vị 2 phần tử tại vị trí đang xét với vị trí phần tử min

min

15

10

9

7

5

3

3 4 5 6 7 8

1 1

2 2

63

i

Chọn trực tiếp – selection sort

Bước 4: Xét phần tử thứ tư (vị trí 4) • Tìm phần tử nhỏ nhất từ vị trí 4 đến 8 • Hoán vị 2 phần tử tại vị trí đang xét với vị trí phần tử min

min

15

10

9

7

5

3

6 7 8 4 5

1 1

2 2

3

64

i

Chọn trực tiếp – selection sort

Bước 5: Xét phần tử thứ năm (vị trí 5) • Tìm phần tử nhỏ nhất từ vị trí 5 đến 8 • Hoán vị 2 phần tử tại vị trí đang xét với vị trí phần tử min

min

15

10

9

7

5

3

5 6 7 8

1 1

2 2

3 4

65

i

Chọn trực tiếp – selection sort

Bước 6: Xét phần tử thứ sáu (vị trí 6) • Tìm phần tử nhỏ nhất từ vị trí 6 đến 8 • Hoán vị 2 phần tử tại vị trí đang xét với vị trí phần tử min

min

15

10

9

7

5

3

1 1

2 2

3 4 6 7 8 5

66

i

Chọn trực tiếp – selection sort

Bước 7: Xét phần tử thứ bảy (vị trí 7) • Tìm phần tử nhỏ nhất từ vị trí 7 đến 8 • Hoán vị 2 phần tử tại vị trí đang xét với vị trí phần tử min

min

15

10

9

7

5

3

1 1

2 2

3 4 5 7 8 6

67

i

Chọn trực tiếp – selection sort

Kết thúc giải thuật - hoàn tất sắp xếp

15

10

9

7

5

3

1 1

2 2

3 4 5 7 8 6

68

i = 1;

Giải thuật Bước 1: Bước 2: Tìm phần tử a[vtmin] nhỏ nhất trong

dãy hiện hành từ a[i] đến a[N] Bước 3: Hoán vị a[vtmin] và a[i] Bước 4:

i < N thì

lặp lại Bước 2

i = i+1 Nếu Ngược lại: Dừng.

69

Cài đặt void SelectionSort(int a[],int N ) {

int vtmin; for (int i=0; i

Tìm vị trí min tính từ i đến N

vtmin = i; for(int j = i+1; j

if (a[j ] < a[vtmin])

vtmin=j;

} Hoanvi(a[vtmin], a[i]);

}

}

70

Ðánh giá giải thuật Ðối với giải thuật chọn trực tiếp, có thể thấy rằng ở lượt thứ i, bao giờ cũng cần (n-i) lần so sánh để xác định phần tử nhỏ nhất hiện hành. Số lượng phép so sánh này không phụ thuộc vào tình trạng của dãy số ban đầu, do vậy trong mọi trường hợp có thể kết luận :

71

Bài tập

 Minh họa từng bước thực hiện của giải thuật Selection Sort khi sắp dãy số sau tăng dần:

15

7

9

10

6

20

 Cho biết tổng số phép gán tìm min và tổng

số phép hoán vị

72

KIỂM TRA

 Minh họa từng bước thực hiện khi sắp dãy số sau tăng

15

7

9

10

6

20

dần:

- Đổi chỗ trực tiếp. Cho biết tổng số phép hoán vị - Chọn trực tiếp. Cho biết tổng số phép gán tìm min

và tổng số phép hoán vị

73

Chèn trực tiếp – insertion sort

Ý tưởng Cho dãy ban đầu a1 , a2 ,... ,an, ta có thể xem như đã có đoạn gồm một phần tử a1 đã được sắp, sau đó thêm a2 vào đoạn a1 sẽ có đoạn a1 a2 được sắp; tiếp tục thêm a3 vào đoạn a1 a2 để có đoạn a1 a2 a3 được sắp; tiếp tục cho đến khi thêm xong aN vào đoạn a1 a2 ...aN-1 sẽ có dãy a1 a2 .... aN được sắp.

74

Chèn trực tiếp – insertion sort

Giả sử cần sắp xếp dãy số sau tăng dần

15

10

9

7

5

3

1 2 3 4 5

2 6

7

1 8

75

Chèn trực tiếp – insertion sort Xem như phần tử thứ 1 đã có thứ tự Tìm vị trí thích hợp để chèn cho phần tử thứ 2

15

10

9

7

5

3

1 2 3 4 5

2 6

7

1 8

76

Chèn trực tiếp – insertion sort Hai phần tử đầu tiên đã có thứ tự Tìm vị trí thích hợp để chèn cho phần tử thứ 3

15

10

9

7

5

3

2 1 3 4 5

2 6

7

1 8

77

Chèn trực tiếp – insertion sort Ba phần tử đầu tiên đã có thứ tự Tìm vị trí thích hợp để chèn cho phần tử thứ 4

15

10

9

7

5

3

1 2 3 4 5

2 6

7

1 8

78

Chèn trực tiếp – insertion sort Bốn phần tử đầu tiên đã có thứ tự Tìm vị trí thích hợp để chèn cho phần tử thứ 5

15

10

9

7

5

3

1 2 4 5 3

2 6

7

1 8

79

Chèn trực tiếp – insertion sort Năm phần tử đầu tiên đã có thứ tự Tìm vị trí thích hợp để chèn cho phần tử thứ 6

15

10

9

7

5

3

1 2 3 4 5

2 6

7

1 8

80

Chèn trực tiếp – insertion sort Sáu phần tử đầu tiên đã có thứ tự Tìm vị trí thích hợp để chèn cho phần tử thứ 7

15

10

9

7

5

3

2 1

2 3 4 5 6 7

1 8

81

Chèn trực tiếp – insertion sort Bảy phần tử đầu tiên đã có thứ tự Tìm vị trí thích hợp để chèn cho phần tử thứ 8

15

10

9

7

5

3

2 1

2 3 4 5 6 7

1 8

82

Chèn trực tiếp – insertion sort Kết thúc giải thuật

15

10

9

7

5

3

1 1

2 2

3 4 5 7 8 6

83

Chèn trực tiếp – insertion sort

Dựa vào đâu để xác định được vị trí chèn thích hợp của một giá trị

?

trong dãy có giá trị tăng dần?

84

// giả sử có đoạn a[1] đã được sắp

Giải thuật Bước 1: i = 2; Bước 2: x = a[i];

Tìm vị trí pos thích hợp trong đoạn a[1] đến

a[i-1] để

chèn a[i] vào

Bước 3: Dời chỗ các phần tử từ a[pos] đến a[i-1] sang

phải 1 vị trí để dành chỗ cho a[i]

// có đoạn a[1]..a[i] đã được sắp

Bước 4: a[pos] = x; Bước 5: i = i+1;

Nếu i ≤ N : Lặp lại Bước 2. Ngược lại : Dừng.

85

void ChenTrucTiep(int a[], int N ) {

int pos; int x; for(int i=1 ; i

x = a[i]; pos = i-1; while((pos >= 0)&&(a[pos] > x)) {

a[pos+1] = a[pos]; pos--;

} a[pos+1] = x;// chèn x vào dãy

}

}

86

 Đánh giá giải thuật

Các phép so sánh xảy ra trong mỗi vòng lặp while tìm vị trí thích hợp pos, và mỗi lần xác định vị trí đang xét không thích hợp, sẽ dời chỗ phần tử a[pos] tương ứng. Giải thuật thực hiện tất cả N-1 vòng lặp while, do số lượng phép so sánh và dời chỗ này phụ thuộc vào tình trạng của dãy số ban đầu, nên chỉ có thể ước lượng trong từng trường hợp như sau:

87

Bài tập

 Minh họa từng bước thực hiện của giải thuật Insertion Sort khi sắp dãy số sau tăng dần:

15

7

9

10

6

20

 Cho biết tổng số gán

88

Nổi bọt – bubble sort

Ý tưởng:

Xuất phát từ cuối dãy, đổi chỗ các cặp phần tử kế cận để đưa phần tử nhỏ hơn trong cặp phần tử đó về vị trí đúng đầu dãy hiện hành, sau đó sẽ không xét đến nó ở bước tiếp theo. Lặp lại xử lý trên cho đến khi không còn cặp phần tử nào để xét.

89

10

1

i

5

2

3

7

4

3

5

9

2

6

15

7

1

8

j

90

1

1

i

10

2

3

5

4

7

5

3

9

6

2

7

15

8

j

91

1

1

2

2

i

3

10

5

4

7

5

3

6

9

7

15

8

j

92

1

1

2

2

3

3

i

4

10

5

5

7

6

9

7

15

8

j

93

1

1

2

2

3

3

4

5

i

5

10

7

6

9

7

15

8

j

94

1

1

2

2

3

3

4

5

5

7

i

6

10

9

7

15

8

j

95

1

1

2

2

3

3

4

5

5

7

6

9

i

10

7

15

8

j

96

1

1

2

2

3

3

4

5

Kết thúc

5

7

6

9

10

7

i

15

8

97

Giải thuật Bước 1:

Bước 2:

i = 1;

Nếu a[j]

j = N; Trong khi (j > i) thực hiện:

i = i+1; Nếu i >N-1: Hết dãy. Dừng Ngược lại: Lặp lại Bước 2.

Bước 3:

98

Cài đặt void BubleSort(int a[], int N ) {

i, j;

int for (i = 0 ; ii ; j --)

if(a[j]< a[j-1])

Hoanvi(a[j],a[j-1]);

}

99

Đánh giá giải thuật

 Trong mọi trường hợp, số phép so sánh là:

 Số phép hoán vị:

(n-1) + (n-2) + … + 1 = n(n-1)/2 = O(n2)

 Trường hợp tốt nhất: 0

 Trường hợp xấu nhất: n(n-1)/2

100

 “Chèn trực tiếp” và “Chọn trực tiếp” đều có chi phí cho trường hợp xấu nhất là O(n2) do đó, không thích hợp cho việc sắp xếp các mảng lớn

 Dễ cài đặt, dễ kiểm lỗi  “Chèn trực tiếp” tốt hơn “Chọn trực tiếp”, nhất

là khi mảng đã có thứ tự sẵn

 Cần có những giải thuật hiệu quả hơn cho việc sắp xếp các mảng lớn

101

Quick sort

 Chia dãy cần sắp thành 2 phần  Cách “chia”: ½ dãy bên trái chứa các giá trị

nhỏ hơn ½ dãy bên phải

 Thực hiện việc sắp xếp trên từng dãy con (đệ

qui)

x

>x

(x là phần tử trong dãy)

102

i=1, j=8

x

L

R

5

7

10

3

9

2

15

1

1

4

2

3

5

6

7

8

i

j

Đoạn 2

Đoạn 1

L=1 R=8

Đoạn cần sắp xếp

103

L=1 R=3

L=4 R=8

i=4, j=8

x

L

R

2

3

1

9

15

7

5

10

1

2

3

5

7

4

6

8

i

j

Đoạn 1

Đoạn 2

L=4 R=8 L=1 R=3

L=4 R=5

L=5 R=8

Đoạn cần sắp xếp

104

i=5, j=8

x

L

R

2

3

1

5

9

7

15

10

1

2

3

4

5

6

7

8

i

j

Đoạn 2

L=5 R=8 L=4 R=5 L=1 R=4

L=6 R=8

Đoạn cần sắp xếp

105

i=6, j=8

x

L

R

2

3

1

5

7

9

15

10

1

2

3

4

5

6

7

8

i

j

Đoạn 1

L=6 R=8 L=4 R=5 L=1 R=4

L=6 R=7

Đoạn cần sắp xếp

106

x

i=6, j=7

L

R

2

3

1

5

7

9

10

15

1

2

3

4

5

6

7

8

i

j

L=6 R=7 L=4 R=5 L=1 R=4

Đoạn cần sắp xếp

107

x

i=4, j=5

L

R

2

3

5

7

1

9

10

15

4

5

1

2

3

6

7

8

i

j

L=4 R=5 L=1 R=4

Đoạn cần sắp xếp

108

i=1, j=4

L

R

x

3

2

7

9

10

15

1

5

3

5

6

7

8

2

1

4

i

j

Đoạn 2

L=1 R=4

L=3 R=4

Đoạn cần sắp xếp

109

x

i=3, j=4

L

R

2

3

1

5

7

9

10

15

1

2

3

4

5

6

7

8

i

j

L=3 R=4

Đoạn cần sắp xếp

110

2

3

1

5

7

9

10

15

1

2

3

4

5

6

7

8

Không còn đoạn nào cần sắp xếp! Kết thúc

Đoạn cần sắp xếp

111

Giải thuật Cho dãy aL, aL+1, … aR Bước 1: Phân hoạch dãy aL … aR thành các dãy con:  Dãy con 1: aL … aj < x  Dãy con 2: aj+1 … ai-1 =x  Dãy con 3: ai … aR > x

Bước 2:

 Nếu (L

112

Giải thuật phân hoạch dãy aL, aL+1, … aR thành 2 dãy con Bước 1:

Chọn tùy ý một phần tử a[k] trong dãy là giá trị

mốc, L≤k≤R

x=a[k], i=L, j=R

Bước 2:

Phát hiện và hiệu chỉnh cặp a[i] và a[j] nằm sai chỗ: Bước 2a: Trong khi (a[i]x) j-- Bước 2c: Nếu (i≤j) Hoán vị a[i] và a[j]

Bước 3:

Nếu i

113

Cài đặt void QuickSort(int a[], int left, int right) {

int i, j, x; x=a[(left+right)/2]; i=left, j=right; do{

while(a[i]x) j--;

if(i<=j) {

HoanVi(a[i], a[j]); i++; j--;

}

QuickSort(a, left, j); QuickSort(a, i, right);

} while(i

}

114

Đánh giá giải thuật

tùy thuộc vào cách chọn phần tử

 Chi phí trung bình O(n*log2n)  Chi phí cho trường hợp xấu nhất O(n2)  Chi phí “trục”:  Nếu chọn được phần tử có giá trị trung bình,

ta sẽ chia thành 2 dãy bằng nhau;

 Nếu chọn nhằm phần tử nhỏ nhất (hay lớn

nhất)  O(n2)

115