Giải Tin học 11 trang 110 Kết nối tri thức

 

Giải Tin học 11 trang 110 Kết nối tri thức

Câu hỏi trang 110 Tin học 11: Hai tiêu chỉ đánh giá độ phức tạp tính toán quan trọng nhất là gì?

Lời giải:

Hai tiêu chí đánh giá độ phức tạp tính toán quan trọng nhất là:

1. Thời gian thực thi (Runtime): Đây là thời gian mà chương trình hoặc thuật toán mất để thực hiện một nhiệm vụ hoặc tính toán. Thời gian thực thi là một tiêu chí quan trọng vì nó đo lường tốc độ hoạt động của chương trình, và đối với các ứng dụng yêu cầu xử lý dữ liệu lớn hoặc thực hiện tính toán phức tạp, thời gian thực thi càng nhanh thì chương trình càng hiệu quả.

2. Độ phức tạp không gian (Space complexity): Đây là lượng bộ nhớ mà chương trình hoặc thuật toán sử dụng trong quá trình thực hiện nhiệm vụ hoặc tính toán. Độ phức tạp không gian cũng là một tiêu chí quan trọng vì nó đo lường khả năng sử dụng tài nguyên bộ nhớ của chương trình, và đối với các ứng dụng có yêu cầu về tài nguyên hạn chế, độ phức tạp không gian càng thấp thì chương trình càng hiệu quả.

Luyện tập

Luyện tập 1 trang 110 Tin học 11: Hãy xây dựng các bộ dữ liệu kiểm thử đề tìm lỗi cho chương trình tính n! với n là một số nguyên dương nhập từ bàn phím.

n=int(input(“nhập số n:”))

if n>0:

    giaithua=1

    for i in range(1,n+1):

        giaithua=giaithua*i

    print(n,”giai thừa bằng:”,giaithua)

Lời giải:

Dưới đây là một số bộ dữ liệu kiểm thử đề tìm lỗi cho chương trình tính n!:

Số nguyên dương: n = 5 Kết quả mong đợi: 5! = 120

Số nguyên âm: n = -3 Kết quả mong đợi: Lỗi - Số nguyên dương được yêu cầu

Số 0: n = 0 Kết quả mong đợi: Lỗi - Số nguyên dương được yêu cầu

Số nguyên lớn: n = 10 Kết quả mong đợi: 10! = 3628800

Số chẵn: n = 6 Kết quả mong đợi: 6! = 720

Số lẻ: n = 7 Kết quả mong đợi: 7! = 5040

Số nguyên tối đa: n = 12 Kết quả mong đợi: 12! = 479001600

Số nguyên tối thiểu: n = 1 Kết quả mong đợi: 1! = 1

Số nguyên dương lớn nhất: n = 999 Kết quả mong đợi: Kết quả chưa đúng do số quá lớn vượt quá giới hạn của kiểu dữ liệu int

Số nhập không phải số nguyên: n = "abc" Kết quả mong đợi: Lỗi - Số nguyên dương được yêu cầu

Những bộ dữ liệu này giúp kiểm thử chương trình với các trường hợp đặc biệt và tiềm ẩn lỗi, như số âm, số 0, số nguyên tối đa, số nhập không phải số nguyên, giúp đảm bảo tính đúng đắn và hoạt động ổn định của chương trình tính n!.

Luyện tập 2 trang 110 Tin học 11: Xét hàm mô tả thuật toán tính tổng các số chẵn của một dãy số cho trước.

def tongchan(A):

   s=0

   for i in range(len(A)):

     if A[i]%2==0:

       s=s+A[i]

   return s

Tìm hai bộ dữ liệu đầu vào có cùng kích thước của thuật toán trên nhưng có thời gian chạy khác nhau.

Lời giải:

Hai bộ dữ liệu đầu vào có cùng kích thước của thuật toán trên nhưng có thời gian chạy khác nhau có thể là:

- Bộ dữ liệu 1: A = [2, 4, 6, 8, 10] # Có 5 phần tử Kết quả mong đợi: Tổng các số chẵn là 30

- Bộ dữ liệu 2: A = [1, 3, 5, 7, 9] # Có 5 phần tử Kết quả mong đợi: Tổng các số chẵn là 0

Trong trường hợp này, cả hai bộ dữ liệu đều có cùng kích thước là 5 phần tử, nhưng thời gian chạy của thuật toán sẽ khác nhau vì số lượng số chẵn trong dãy số khác nhau. Bộ dữ liệu 1 chứa toàn số chẵn nên thời gian chạy của thuật toán sẽ lớn hơn bộ dữ liệu 2 chỉ chứa các số lẻ.

Vận dụng

Vận dụng 1 trang 110 Tin học 11: Cho dãy các số A = (3, 1, 0, 10, 13, 16, 9, 7, 5, 11].

a) Viết chương trình mô tả thuật toán tìm kiếm phần tử C = 9 của dãy trên. Tính thời gian chính xác thực hiện công việc tìm kiếm này.

b) Giả sử dây A ở trên đã được sắp xếp theo thứ tự tăng dần: A= [0,1,3,5,7,9,10,11,13, 16]. Viết chương trình tìm kiếm nhị phân để tìm kiếm phân tử C = 9, đo thời gian thực hiện thuật toán. So sánh với kết quả 1ìm kiếm ở câu a.

Lời giải:

a)

import time

def linear_search(arr, x):

 """

 Tìm kiếm tuyến tính trong dãy arr để tìm giá trị x.

 Trả về vị trí của x trong dãy nếu x được tìm thấy, -1 nếu không tìm thấy.

 """

 n = len(arr)

 for i in range(n):

  if arr[i] == x:

   return i

 return -1

# Dãy số A

A = [3, 1, 0, 10, 13, 16, 9, 7, 5, 11]

# Phần tử cần tìm kiếm

C = 9

# Bắt đầu đo thời gian

start_time = time.perf_counter()

# Tìm kiếm phần tử C trong dãy A

result = linear_search(A, C)

# Kết thúc đo thời gian

end_time = time.perf_counter()

if result != -1:

 print(f"Phần tử {C} được tìm thấy tại vị trí {result} trong dãy A.")

else:

 print(f"Phần tử {C} không có trong dãy A.")

print(f"Thời gian thực hiện thuật toán: {end_time - start_time} giây.")

b)

import time

def binary_search(arr, x):

 """

 Tìm kiếm nhị phân trong dãy arr để tìm giá trị x.

 Trả về vị trí của x trong dãy nếu x được tìm thấy, -1 nếu không tìm thấy.

 """

 left, right = 0, len(arr) - 1

 while left <= right:

  mid = (left + right) // 2

  if arr[mid] == x:

   return mid

  elif arr[mid] < x:

   left = mid + 1

  else:

   right = mid - 1

 return -1

# Dãy số A đã được sắp xếp

A = [0, 1, 3, 5, 7, 9, 10, 11, 13, 16]

# Phần tử cần tìm kiếm

C = 9

# Bắt đầu đo thời gian

start_time = time.perf_counter()

# Tìm kiếm phần tử C trong dãy A bằng thuật toán tìm kiếm nhị phân

result = binary_search(A, C)

# Kết thúc đo thời gian

end_time = time.perf_counter()

if result != -1:

 print(f"Phần tử {C} được tìm thấy tại vị trí {result} trong dãy A.")

else:

 print(f"Phần tử {C} không có trong dãy A.")

print(f"Thời gian thực hiện thuật toán: {end_time - start_time} giây.")

-Thời gian thực hiện ở câu a là 8.99999,thời gian thực hiện ở câu b là 6,49999 giây.

Vận dụng 2 trang 110 Tin học 11: Viết ba chương trình mô phỏng các thuật toán sắp xếp chèn, sắp xếp chọn và sắp xếp nổi bọt mà em đã biết. Cho biết thời gian thực tế thực hiện các chương trình trên với bộ dữ liệu đầu vào là dãy A = {3, 1, 0, 10, 13, 16, 9,7, 5, T1]

Lời giải:

*Thuật toán sắp xếp chèn (Insertion Sort):

import time

def insertion_sort(arr):

 n = len(arr)

 for i in range(1, n):

  key = arr[i]

  j = i - 1

  while j >= 0 and arr[j] > key:

   arr[j + 1] = arr[j]

   j -= 1

  arr[j + 1] = key

# Dãy số nguyên đầu vào

A = [3, 1, 0, 10, 13, 16, 9, 7, 5, 1]

# In dãy số nguyên trước khi sắp xếp

print("Dãy số nguyên trước khi sắp xếp:", A)

# Bắt đầu đo thời gian thực hiện thuật toán

start_time = time.time()

# Gọi hàm sắp xếp chèn

insertion_sort(A)

# Kết thúc đo thời gian thực hiện thuật toán

end_time = time.time()

# In dãy số nguyên sau khi sắp xếp

print("Dãy số nguyên sau khi sắp xếp:", A)

# In thời gian thực hiện thuật toán

print("Thời gian thực hiện thuật toán: {:.6f} giây".format(end_time - start_time))

Thời gian thực hiện là 0 giây

*Thuật toán sắp xếp chọn:

import time

def selection_sort(arr):

 n = len(arr)

 for i in range(n):

  min_idx = i

  for j in range(i + 1, n):

   if arr[j] < arr[min_idx]:

    min_idx = j

  arr[i], arr[min_idx] = arr[min_idx], arr[i]

# Dãy số nguyên đầu vào

A = [3, 1, 0, 10, 13, 16, 9, 7, 5, 1]

# In dãy số nguyên trước khi sắp xếp

print("Dãy số nguyên trước khi sắp xếp:", A)

# Bắt đầu đo thời gian thực hiện thuật toán

start_time = time.time()

# Gọi hàm sắp xếp chọn

selection_sort(A)

# Kết thúc đo thời gian thực hiện thuật toán

end_time = time.time()

# In dãy số nguyên sau khi sắp xếp

print("Dãy số nguyên sau khi sắp xếp:", A)

# In thời gian thực hiện thuật toán

print("Thời gian thực hiện thuật toán: {:.6f} giây".format(end_time - start_time))

Thời gian thực hiện là: 0 giây

*Thuật toán sắp xếp nổi bọt:

import time

def bubble_sort(arr):

 n = len(arr)

 for i in range(n - 1):

  for j in range(n - i - 1):

   if arr[j] > arr[j + 1]:

    arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]

# Dãy số nguyên đầu vào

A = [3, 1, 0, 10, 13, 16, 9, 7, 5, 1]

# In dãy số nguyên trước khi sắp xếp

print("Dãy số nguyên trước khi sắp xếp:", A)

# Bắt đầu đo thời gian thực hiện thuật toán

start_time = time.time()

# Gọi hàm sắp xếp nổi bọt

bubble_sort(A)

# Kết thúc đo thời gian thực hiện thuật toán

end_time = time.time()

# In dãy số nguyên sau khi sắp xếp

print("Dãy số nguyên sau khi sắp xếp:", A)

# In thời gian thực hiện thuật toán

print("Thời gian thực hiện thuật toán: {:.6f} giây".format(end_time - start_time))

Thời gian thực hiện là: 0 giây

Xem thêm lời giải bài tập Tin học lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Giải Tin học 11 trang 106

Giải Tin học 11 trang 107

Giải Tin học 11 trang 108