Giải chi tiết chuyên đề tin học định hướng Khoa học máy tính 11 Kết nối mới bài 10 Thực hành giải bài toán kĩ thuật chia để trị

Khởi động

Câu hỏi 1.  Khi làm việc với các danh sách mảng, nhiều trường hợp đòi hỏi cần kiềm ra các danh sách mảng đã được sắp thứ tự để áp dụng thuật toán phù hợp. Cho một dãy số, theo em làm thế nào để xác định dãy số đã được sắp xếp theo thứ tự tăng dần hoặc giảm dần?

Hướng dẫn trả lời:

Để xác định dãy số đã được sắp xếp theo thứ tự tăng dần hoặc giảm dần, ta có thể sử dụng thuật toán kiểm tra sự sắp xếp. Các bước thực hiện như sau:

1. Duyệt qua từng phần tử của dãy số, bắt đầu từ phần tử thứ 2.

2. Kiểm tra xem phần tử hiện tại có lớn hơn (nếu kiểm tra tăng dần) hoặc nhỏ hơn (nếu kiểm tra giảm dần) phần tử trước đó không.

3. Nếu có ít nhất một phần tử không đúng thứ tự, tức là dãy số không được sắp xếp theo thứ tự tăng dần (giảm dần).

4. Nếu tất cả các phần tử đều đúng thứ tự, dãy số đã được sắp xếp theo thứ tự tăng dần (giảm dần).

Luyện tập

Câu hỏi 1. Nâng cấp chương trình của nhiệm vụ 1 với yêu cầu bổ sung: Cần đưa ra kết quả là số lượng các cặp nghịch đảo và toàn bộ dãy các cặp chỉ số nghịch đảo đã tìm thấy. Ví dụ với A = [4, 5, 2, 10, 4] thì chương trình sẽ đưa ra giá trị 4 và dãy [(4, 2), (5, 2), (5, 4), (1, 4)].

Hướng dẫn trả lời:

Để giải quyết bài toán đếm số cặp nghịch đảo của dãy số, ta có thể sử dụng một thuật toán đơn giản như sau:

- Duyệt qua từng phần tử của dãy và đối chiếu với các phần tử sau nó để tìm các cặp nghịch đảo.

- Nếu phần tử tại vị trí i lớn hơn phần tử tại vị trí j, ta tăng biến đếm số cặp nghịch đảo lên 1 và lưu cặp chỉ số (i, j) vào danh sách các cặp nghịch đảo.

- Trả về giá trị biến đếm số cặp nghịch đảo và danh sách các cặp chỉ số nghịch đảo.

- Kết quả như sau:

Vận dụng

Câu hỏi. Cho dãy số A, cần tìm phần tử mốt (mode) của A. Phần tử mốt là phần tử có số lần xuất hiện nhiều nhất trong A. Nếu tồn tại nhiều thì chỉ yêu cầu tìm ra một phần tử mốt. Yêu cầu sử dụng kĩ thuật chia để trị.

Hướng dẫn trả lời:

Để tìm phần tử xuất hiện nhiều lần nhất trong dãy, ta có thể sử dụng phương pháp chia để trị (divide and conquer) bằng cách chia dãy thành hai phần và tìm phần tử xuất hiện nhiều lần nhất trong mỗi phần, sau đó so sánh và lấy phần tử xuất hiện nhiều lần nhất trong cả hai phần.

Ví dụ:

Câu hỏi 2. Cho một dãy số bất kì A[0], A[1]..., A[n – 1]. Một tổng con được định nghĩa là tổng của một dãy con liên tục dạng

S(i, j) = A[i] + A[i + 1] + ... +A[j]

Bài toán yêu cầu tìm và chỉ ra một tổng con và dãy con tương ứng có giá trị lớn nhất. Yêu cầu sử dụng kĩ thuật chia để trị.

Hướng dẫn trả lời:

Em có thể áp dụng kỹ thuật chia để trị như sau:

1. Chia dãy số ban đầu thành hai dãy con bằng cách chia nó ở giữa.

2. Giải quyết hai dãy con bằng cách đệ quy áp dụng cùng thuật toán.

3. Tìm tổng con lớn nhất chứa phần tử ở giữa của dãy số ban đầu. Ta thực hiện điều này bằng cách tính tổng của phần tử đó cùng các phần tử liền trước và liền sau nó, rồi lưu lại tổng lớn nhất tìm được.

4. Tìm tổng con lớn nhất nằm hoàn toàn trong một trong hai dãy con đã giải quyết ở bước 5. Ta thực hiện điều này bằng cách đệ quy áp dụng lại thuật toán trên hai dãy con đó.

6. Tìm tổng con lớn nhất giữa phần tử ở giữa dãy con trái và phần tử ở giữa dãy con phải. Ta thực hiện điều này bằng cách tính tổng của phần tử giữa dãy con trái và phần tử giữa dãy con phải, rồi lưu lại tổng lớn nhất tìm được.