DTS06-04/08/2009

สรุปบทเรียน

สแตก(stack)

สแตก(Stack) คืออะไร

ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับสแตก

โครงสร้างข้อมูลที่สำคัญและมีลักษณะเรียบง่ายซึ่งใช้แถวลำดับเป็นโครงสร้างสำหรับเก็บข้อมูลพื้นฐานได้แก่สแตก เพราะภาษาคอมพิวเตอร์ส่วนมากกำหนดชนิดแถวลำดับไว้ล่วงหน้าและการทำงานของแถวลำดับสะดวกและเรียบง่าย

สแตกเป็นโครงสร้างข้อมูลแบบลิเนียร์ลิสต์(linear list) ที่สามารถนำข้อมูลเข้าหรือออกได้ทางเดียวคือส่วนบนของสแตกหรือ หรือเรียกว่า ท๊อปของสแตก (Top Of Stack) ซึ่งคุณสมบัติดังกล่าวเรียกว่า ไลโฟลิสต์ (LIFO list: Last-In-First-Out list) หรือ พูชดาวน์ลิสต์ (Pushdown List) คือสมาชิกที่เข้าลิสต์ที่หลังสุดจะได้ออกจากลิสต์ก่อน หรือ เข้าหลังออกก่อน การเพิ่มข้อมูลเข้าสแตกจะเรียกว่าพูชชิ่ง (pushing) การนำข้อมูลจากสแตกเรียกว่า ป๊อปปิ้ง (poping) การเพิ่มหรือลบข้อมูลในสแตกทำที่ท๊อปของสแตก ท๊อปของสแตกนี้เองเป็นตัวชี้สมาชิกตัวท้ายสุดของสแตก

ตัวอย่างการทำงานแบบโครงสร้างข้อมูลแบบสแตกที่สามารถเห็นได้ในชีวิตประจำวันทั่วไปได้แก่ การวางจานซ้อนกันต้องวางจานลงบนกล่องเก็บจานจากล่างสุดที่ละใบ และสามารถใส่ได้จนเต็มกล่อง และเมื่อมีการวางจานจนเต็มกล่องแล้วจะไม่สามารถวางจานซ้อนได้อีกเพราะกล่องมีสภาพเต็ม แต่เมื่อเราจะหยิบจานไปใช้ เราต้องหยิบใบบนสุด ซึ่งเป็นจานที่ถูกวางเก็บเป็นอันดับสุดท้ายออกได้เป็นใบแรก และสามารถหยิบออกที่ละใบจากบนสุดเสมอ ส่วนจานที่ถูกวางเก็บเป็นใบแรก จะนำไปใช้ได้ก็ต่อเมื่อนำจานที่วางทับมันอยู่ออกไปใช้เสียก่อน และจะหยิบออกไปใช้เป็นใบสุดท้ายดังรูปข้างล่าง

ส่วนประกอบของสแตก

การนำสแตกไปใช้งานนั้นไม่ว่าจะเป็นโครงสร้างสแตกแบบแถวลำดับ(array)หรือ แบบลิงค์ลิสต์ (link list) เราจะมีตัวแปรตัวหนึ่งที่ใช้เป็นตัวชี้สแตก(stack pointer ) เพื่อเป็นตัวชี้ข้อมูลที่อยู่บนสุดของสแตก ซึ่งจะทำให้สามารถจัดการข้อมูล ที่จะเก็บในสแตกได้ง่าย ดังนั้นโครงสร้างข้อมูลแบบสแตกจะแบ่งออกเป็น 2 ส่วนที่สำคัญ คือ

ตัวชี้สแตก ( Stack Pointer ) ซึ่งมีหน้าที่ชี้ไปยังข้อมูลที่อยู่บนสุดของ สแตก ( Top stack )
สมาชิกของสแตก ( Stack Element ) เป็นข้อมูลที่จะเก็บลงไปในสแตก ซึ่งจะต้องเป็นข้อมูลชนิดเดียวกัน เช่น ข้อมูลชนิดจำนวนเต็ม เป็นต้น
นอกจากนี้ยังต้องมีตัวกำหนดค่าสูงสุดของสแตก ( Max Stack ) ซึ่งจะเป็นตัวบอกว่าสแตกนี้สามารถเก็บ จำนวนข้อมูลได้มากที่สุดเท่าไร เปรียบเทียบส่วนประกอบของสแตกได้กับการให้ สแตกเป็นกระป๋องเก็บลูกเทนนิส ส่วน Stack Elements หรือสมาชิกของสแตก คือ ลูกเทนนิส ส่วนตัวชี้สแตกเป็นตัวบอกว่าขณะนี้มีลูกเทนนิสอยู่ในกระป๋องกี่ลูก ส่วน Max Stack เป็นตัวบอกว่า กระป๋องนี้เก็บลูกเทนนิสได้มากที่สุดเท่าไร

การจัดการ กับสแตก

ในการทำงานของสแตก ประกอบด้วย 2 กระบวนการ คือ การเพิ่มข้อมูลลงบนสแตก (pushing stack) และ การดึงข้อมูลออกจากสแตก (poping stack)

1. การเพิ่มข้อมูลในสแตก (pushing stack) เป็นการนำข้อมูลเข้าสู่สแตก ซึ่งการกระทำเช่นนี้ เราเรียกว่า push ซึ่งโดยปกติก่อนที่จะนำข้อมูลเก็บลงในสแตกจะต้องมีการตรวจสอบพื้นที่ในสแตกก่อน ว่ามีที่เหลือว่างให้เก็บข้อมูลได้อีกหรือไม่

ในการเพิ่มข้อมูลในสแตก (pushing) สามารถทำได้โดยให้ทับบนข้อมูลสุดท้ายในสแตก และจะสามารถเพิ่มเข้าได้เรื่อย ๆ จนกว่าสแตกจะเต็ม ความหมายของคำว่า สแตกเต็ม คือท๊อปของ สแตกชี้ที่บนสุดของสแตก เช่น ถ้า สแตกนั้นจองเนื้อที่ไว้ N เนื้อที่ หมายถึงสามารถบรรจุสมาชิกในสแตกได้ N ตัว หากเป็นสแตกว่าง ค่าของท๊อปจะเป็นศูนย์ แต่หากสแตกเต็ม ค่าท๊อปจะเป็น N นั้นแสดงว่าเมื่อท๊อปชี้ที่ N หรือค่าของท๊อป เท่ากับ N ก็จะไม่สามารถ push ข้อมูลลง สแตกได้


นิยาม Push (S,x)

ถ้าให้ S เป็นสแตก และ x เป็นข้อมูลที่ต้องการใส่ในสแตก หรือดึงออกสแตก กระบวนการ push (S, x ) หมายถึง การ push ข้อมูล x ลงสแตก โดยการ push จะเริ่มจากสแตกว่างโดยให้ค่า ท๊อปมีค่าเป็นศูนย์ เมื่อมีการ push ข้อมูลเข้าในสแตก ค่า ของท๊อปจะเปลี่ยนเพิ่มขึ้นทีละหนึ่งทุกครั้งที่ทำการ push

2. การดึงข้อมูลจากสแตก (Popping Stack) หมายถึงการเอาข้อมูลที่อยู่บนสุดในสแตก หรือที่ชี้ด้วย ท๊อปออกจากสแตก เรียกว่าการ pop ในการpop นั้นเราจะสามารถ pop ข้อมูลจากสแตกได้เรื่อย ๆ จนกว่า ข้อมูลจะหมดสแตก หรือ เป็นสแตกว่าง โดยก่อนที่จะนำข้อมูลออกจากสแตก จะต้องมีการตรวจสอบว่าใน สแตกมีข้อมูลเก็บ อยู่หรือไม่


นิยาม pop(S)

ถ้าให้ S เป็นสแตก การ pop(S) คือการนำข้อมูลบนสุดในสแตกออกจากสแตกและให้ค่าเป็นข้อมูลที่นำออกจากสแตก ดังนั้น คำสั่ง x = pop(S) ก็คือการนำข้อมูลที่ท๊อปของสแตกออกมา และใส่ค่าไว้ที่ x หรือการเซตค่า x ให้เท่ากับข้อมูลที่ดึงจากสแตก

ปัญหาที่เกิดขึ้นกับสแตก

คือขอผิดพลาดที่เกิดขึ้นซึ่งมีผลมาจากการจัดการสแตกมีดังนี้

สแตกเต็ม (Full Stack)

สแตกว่าง (Empty Stack)

สแตกเต็ม (Full Stack)
การ push สแตกทุกครั้งจะมีการตรวจสอบที่ว่างในสแตกว่ามีที่ว่างเหลือหรือไม่ ถ้าไม่มีที่ว่างเหลืออยู่ เราก็จะไม่สามารถทำการ push สแตกได้ ในกรณีเช่นนี้เราเรียกว่าเกิดสถานะล้นเต็ม (Stack Overflow) โดย การตรวจสอบว่าสแตกเต็มหรือไม่ เราจะใช้ตัวชี้สแตก (Stack pointer) มาเปรียบเทียบกับค่าสูงสุดของ สแตก (Max stack) หากตัวชี้สแตกมีค่าเท่ากับค่าสูงสุดของสแตกแล้ว แสดงว่าไม่มีที่ว่างให้ข้อเก็บข้อมูล อีก


2. สแตกว่าง (Empty Stack)

นิยาม empty(S) ถ้า S เป็นสแตก ขบวนการ empty(S) จะส่งผลเป็นจริง (true) เมื่อสแตกว่าง และส่งผลเป็นเท็จ (false) เมื่อสแตกไม่ว่างหรือสแตกเต็ม

การ pop สแตกทุกครั้งจะมีการตรวจสอบข้อมูลในสแตกว่ามีข้อมูลในสแตกหรือไม่ ถ้าไม่มีข้อมูลในสแตก เหลืออยู่ เราก็ไม่สามารถทำการ pop สแตกได้ ในกรณีเช่นนี้เรียกว่าเกิดสถานะ สแตกจม (Stack Underflow) โดยการตรวจสอบว่าสแตกว่างหรือไม่ เราจะตรวจสอบตัวชี้สแตกว่าเท่ากับ 0 หรือ null หรือไม่ ถ้าเท่ากับ 0 แสดงว่า สแตกว่าง จึงไม่สามารถดึงข้อมูลออกจากสแตกได้

DTS05-28/07/2009

เรื่อง Linked List
Linked List
เป็นการจัดเก็บชุดข้อมูลมีพอยเตอร์เป็นตัวเชื่อมโยงต่อเนื่องกันไป
ตามลำดับซึ่งในลิงค์ลิสต์จะประกอบไปด้วยข้อมูลที่เรียกว่า

โหนด (Node) ในหนึ่งโหนดจะประกอบด้วย1.ส่วนของข้อมูลที่ต้อง

การจัดเก็บ เรียกว่าส่วน (Data)2.ส่วนที่เป็นพอยน์เตอร์ที่ชี้ไปยังโหนด

ถัดไป (Link) หรือชี้ไปยังโหนดอื่นๆที่อยู่ในลิสต์

**หากโหนดแรกไม่มีข้อมูลหรือไม่มีข้อมูลในโหนดที่อยู่ถัดไป

ส่วนที่เป็นพอยน์เตอร์หรือ Link จะเก็บค่า NULL เขียนแทนด้วย

เครื่องหมาย กากบาท

โครงสร้างข้อมูลแบบลิงค์ลิสต์ประกอบด้วย 2 ส่วน
1.Head Structure แบ่งเป็น 3ส่วน
-count เป็นการนับจำนวนข้อมูลที่มีอยู่ในลิสต์นั้น
-pos พอยเตอร์ที่ชี้ไปยังโหนดที่เข้าถึง
-head พอยเตอร์ที่ชี้ไปยังโหนดแรกของลิสต์
2.Data Node Structure จะประกอบด้วย ข้อมูลและพอยเตอร์

ที่ชี้ไปโหนดถัดไป

การเพิ่มข้อมูลลงไปในลิงค์ลิสต์นั้น จากที่ Head Structure

ในส่วนของ count จะมีค่าเป็น 0 นั้นหมายถึงในลิสต์นั้นยังไม่มี

ข้อมูลใดเลย ส่วน head จะมีเครื่องหมายกากบาท นั้นหมายถึง

ในลิสต์นั้นไม่มีการเชื่อมโยงไปยังข้อมูลแรก แต่ถ้าต้องการเพิ่ม

ข้อมูลลงไปในลิสต์ Data Node ในส่วนของข้อมูล (Data)จะมี

ค่าเก็บอยู่ แล้ว count ก็จะเปลี่ยนค่าจาก 0 เป็น 1 คือ การบ่งบอก

ถึงจำนวนข้อมูลที่มีอยู่ในลิสต์นั้น แล้ว head ก็จะชี้ไปยัง

ข้อมูล (Data) ตัวแรกของลิสต์ ส่วนพอยเตอร์ที่ชี้ไปโหนดถัดไป

จะเป็นเครื่องหมายกากบาทแทน

การลบข้อมูลในลิงค์ลิสต์ ถ้าต้องการลบข้อมูลตัวใดในลิสต์

สามารถลบได้เลย แต่ต้องเปลี่ยน head เพื่อชี้ไปยังข้อมูลตัวแรก

ของลิสต์กรณีที่ลบข้อมูลตัวแรกออก แล้ว link คือ เมื่อลบข้อมูล

ตัวใดออกควรชี้ link ถัดไปให้ถูกต้องด้วย

การบ้าน iostream.h

#include <iostream.h>

#include <conio.h>>

int main () {

long int num;

cout<<"************* Count Back to one *************"<<'\n'<<'\n';

cout<<"Please enter number (0 to STOP):";

cin>>num;

while(num!=0){

while (num>0) {

cout<<num<<'\n';

num--;

}

cout<<"Please enter intiger(0 to STOP):";

cin>>num;

}

clrscr();

cout<<"---------------Good Bye--------------";

return 0;

}

DTS04-21/07/2009

เรื่อง Set and String

โครงสร้างข้อมูลแบบเซ็ต
เป็นโครงสร้างข้อมูลที่ข้อมูลแต่ละตัวไม่มี ความสัมพันธ์กัน ในภาษาซี จะไม่มี

ประเภทข้อมูลแบบเซ็ตนี้เหมือนกับในภาษาปาสคาล แต่สามารถใช้หลักการของ

การดำเนินงานแบบเซ็ตมาใช้ได้

ตัวดำเนินการของเซ็ต (Set operators) ประกอบด้วย
- set intersection
- set union
- set difference เป็นต้น

สมมติว่า ต้องการจัดตารางเรียน 4 วิชา ได้แก่ Math, English,Physics และ

Chemistryให้กับผู้ลงทะเบียนเรียน

วิธีการแก้ปัญหาเบื้องต้น
- จะต้องกำหนดเซ็ตของผู้เรียนที่ลงทะเบียนเรียนในแต่ละวิชา
- นำเซ็ตดังกล่าวที่ได้มาทำการ intersection กัน หากมีเซ็ตใดที่ทำการ

intersect กันแล้วมีข้อมูลสมาชิกในเซ็ตที่ซ้ำกันอยู่ จะไม่สามารถจัด

ให้วิชาดังกล่าวอยู่ในวันเวลาเดียวกันได้

โครงสร้างข้อมูลแบบสตริง
สตริง (String) หรือ สตริงของอักขระ (CharacterString) เป็นข้อมูล

ที่ประกอบไปด้วยตัวอักษร ตัวเลขหรือเครื่องหมายเรียงติดต่อกันไป

รวมทั้งช่องว่าง

การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ที่เกี่ยวกับข้อมูลที่เป็นสตริง
มีการนำไปใช้สร้างโปรแกรมประเภทบรรณาธิการข้อความ(text editor)

หรือโปรแกรมประเภทประมวลผลคำ (word processing) ซึ่งมีการทำงาน

ที่อำนวยความสะดวกหลายอย่างเช่น การตรวจสอบข้อความ

การจัดแนวข้อความในแต่ละย่อหน้า และการค้นหาคำ เป็นต้น

สตริงกับอะเรย์
สตริง คือ อะเรย์ของอักขระเช่น char a[6] อาจจะเป็นอะเรย์ขนาด 6 ช่อง

อักขระ หรือเป็นสตริงขนาด 5 อักขระก็ได้ โดยจุดสิ้นสุดของ string

จะจบด้วย \0 หรือ null character

เช่น
char a[ ]={‘H’, ‘E’, ‘L’, ‘L’, ‘O’, ‘\0’};
char a[ ]=“HELLO”;

การกำหนดสตริง
การกำหนดสตริงทำได้หลายแบบ คือ
1. กำหนดเป็นสตริงที่มีค่าคงตัว (String Constants)
2. กำหนดโดยใช้ตัวแปรอะเรย์หรือพอยเตอร์

อะเรย์ของสตริง
ถ้าหากมีสตริงจำนวนมาก ก็ควรจะทำให้เป็นอะเรย์ของสตริง เพื่อที่

จะเขียนโปรแกรมได้สะดวก การสร้างอะเรย์ของสตริง สามารถสร้าง

ได้ทั้งแบบที่ให้ค่าเริ่มต้นและแบบที่กำหนดเป็นตัวแปร

การกำหนดตัวแปร country จะแตกต่างกับการกำหนดตัวแปรอะเรย์

เพราะเป็นการกำหนดตัวแปรพอย

เตอร์ขึ้น 4 ตัว โดยให้แต่ละตัวชี้ไปยังค่าคงตัวสตริงทั้ง4 ตัว โดยที่

contry[0] จะชี้ไปที่ข้อมูลแรก contry[1]จะชี้ข้อมูลที่สอง contry[2]

จะชี้ข้อมูลที่สาม และcontry[3] จะชี้ข้อมูลตัวสุดท้าย

ในการเขียนค่าเริ่มต้น คือ ค่าคงตัวสตริง เขียนไว้ในเครื่องหมายวงเล็บ

ปีกกา และข้อมูลในเครื่องหมาย

คำพูด คือ ค่าคงตัวสตริง


ฟังก์ชัน puts ( ) ใช้ในการพิมพ์สตริงออกทางจอภาพ โดยการผ่านค่า

แอดเดรสของสตริงไปให้เท่านั้น

ข้อสังเกต
การกำหนดอะเรย์ของสตริงในลักษณะอย่างนี้ ไม่ใช่อะเรย์ที่แท้จริง

ตามหลักการของอะเรย์ เนื่องจากขนาดของช่องในอะเรย์ไม่เท่ากัน

แต่อนุโลมให้ถือว่าเป็นอะเรย์

อะเรย์ของสตริงที่ยาวเท่ากันอะเรย์ในลักษณะนี้จะถือว่าเป็นอะเรย์

ที่แท้จริงและสามารถกำหนดได้ทั้งเมื่อมีการให้ค่าเริ่มต้น และ

เมื่อกำหนดเป็นตัวแปร โดยดำเนินการตามแบบการกำหนดอะเรย์ 2 มิติ

เช่น
char fruit [3][7]={“Apple”, “Orange”, “Mango”};

กำหนดตัวแปร fruit เป็นแบบ 3 แถว 7 คอลัมน์ ในแต่ละช่องจะเก็บ

ข้อมูลแบบอักขระอะเรย์ของสตริงที่ยาวเท่ากัน อะเรย์ในลักษณะนี้

จะถือว่าเป็นอะเรย์ที่แท้จริง และสามารถกำหนดได้ทั้งเมื่อมีการให้ค่าเริ่มต้น

และเมื่อกำหนดเป็นตัวแปร โดยดำเนินการ

ตามแบบการกำหนดอะเรย์ 2 มิติ

สิ่งที่ได้รับจากการเรียน : ได้ทราบถึงการนำ Set และ String สามารถนำ

มาใช้กับ อะเรย์ ได้