DTS 09 - 02/09/2552

กราฟ (Graph)

เป็นโครงสร้างข้อมูลแบบไม่ใช่เชิงเส้น อีกชนิดหนึ่ง กราฟเป็นโครงสร้างข้อมูลที่มีการนำไปใช้ในงานที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาที่ค่อนข้างซับซ้อน เช่น การวางข่าย งานคอมพิวเตอร์ การวิเคราะห์เส้นทางวิกฤติ และปัญหาเส้นทางที่สั้นที่สุด เป็นต้น นิยามของกราฟกราฟ เป็นโครงสร้างข้อมูลแบบไม่ใช่เชิงเส้นที่ประกอบ ด้วยกลุ่มของสิ่งสองสิ่งคือ

(1) โหนด (Nodes) หรือ เวอร์เทกซ์(Vertexes)

(2) เส้นเชื่อมระหว่างโหนด เรียก เอ็จ (Edges)กราฟที่มีเอ็จเชื่อมระหว่างโหนดสองโหนดถ้าเอ็จไม่มีลำดับ ความสัมพันธ์จะเรียกกราฟนั้นว่ากราฟแบบไม่มีทิศทาง (Undirected Graphs)และถ้ากราฟนั้นมีเอ็จที่มีลำดับความสัมพันธ์หรือมีทิศทางกำกับด้วยเรียกกราฟนั้นว่า

กราฟแบบมีทิศทาง(Directed Graphs)บางครั้งเรียกว่า ไดกราฟ (Digraph) ถ้าต้องการอ้างถึงเอ็จแต่ละเส้นสามารถเขียนชื่อเอ็จกำกับไว้ก็ได้

กราฟแบบไม่มีทิศทาง เป็นเซตแบบจำกัดของโหนดและเอ็จ โดยเซตอาจจะว่างไม่มีโหนดหรือเอ็จเลยเป็นกราฟว่าง (Empty Graph)แต่ละเอ็จจะเชื่อมระหว่างโหนดสองโหนด หรือเชื่อมตัวเอง เอ็จไม่มีทิศทางกำกับ ลำดับของการเชื่อมต่อกันไม่สำคัญ นั่นคือไม่มีโหนดใดเป็น โหนดแรก (First Node) หรือไม่มีโหนดเริ่มต้น และไม่มีโหนดใดเป็นโหนดสิ้นสุดกราฟแบบมีทิศทาง เป็นเซตแบบจำกัดของโหนดและเอ็จ โดยเซตอาจจะว่างไม่มีโหนดหรือเอ็จเลยเป็น กราฟว่าง (Empty Graph) แต่ละเอ็จจะเชื่อมระหว่างโหนดสองโหนด เอ็จมีทิศทางกำกับแสดงลำดับของการเชื่อมต่อกัน โดยมี โหนดเริ่มต้น(Source Node) และโหนดสิ้นสุด (Target Node)

รูปแบบต่าง ๆ ของกราฟแบบมีทิศทางเหมือนกับรูปแบบ ของกราฟไม่มีทิศทาง ต่างกันตรงที่กราฟแบบนี้จะมีทิศทางกำกับด้วยเท่านั้น การแทนกราฟในหน่วยความจำ ในการปฏิบัติการกับโครงสร้างกราฟ สิ่งที่ต้องการจัดเก็บ จากกราฟโดยทั่วไปก็คือ เอ็จ ซึ่งเป็นเส้นเชื่อมระหว่างโหนดสองโหนด มีวิธีการจัดเก็บหลายวิธี วิธีที่ง่ายและตรงไปตรงมาที่สุดคือ การเก็บเอ็จในแถวลำดับ 2 มิติการแทนกราฟในหน่วยความจำด้วยวิธีเก็บเอ็จทั้งหมดใน แถวลำดับ 2 มิติ จะค่อนข้างเปลืองเนื้อที่ เนื่องจากมีบางเอ็จที่เก็บซ้ำอาจหลีกเลี่ยงปัญหานี้ได้โดยใช้แถวลำดับ 2 มิติเก็บโหนดและ พอยเตอร์ชี้ไปยงตำแหน่งของโหนดต่าง ๆ ที่สัมพันธ์ด้วย และใช้ แถวลำดับ1 มิติเก็บโหนดต่าง ๆ ที่มีความสัมพันธ์กับโหนดในแถวลำดับ 2 มิติ

การท่องไปในกราฟ (graph traversal)

คือ กระบวนการเข้าไปเยือนโหนดในกราฟ โดยมีหลักในการทำงานคือ แต่ละโหนดจะถูกเยือนเพียงครั้งเดียว สำหรับการท่องไปในทรีเพื่อเยือนแต่ละโหนดนั้นจะมีเส้นทางเดียวแต่ในกราฟระหว่างโหนดอาจจะมีหลายเส้นทาง ดังนั้นเพื่อป้องกันการท่องไปในเส้นทางที่ซ้ำเดิมจึงจำเป็นต้องทำเครื่องหมายบริเวณที่ได้เยือนเสร็จเรียบร้อยแล้วเพื่อไม่ให้เข้าไปเยือนอีก สำหรับเทคนิคการท่องไปในกราฟมี 2 แบบดังนี้

1. การท่องแบบกว้าง (Breadth First Traversal) วิธีนี้ทำโดยเลือกโหนดที่เป็นจุดเริ่มต้น ต่อมาให้เยือนโหนดอื่นที่ใกล้กันกับโหนดเริ่มต้นทีละระดับจนกระทั่งเยือนหมดทุกโหนดในกราฟ

2. การท่องแบบลึก (Depth First Traversal) การทำงานคล้ายกับการท่องทีละระดับของทรี โดยกำหนดเริ่มต้นที่โหนดแรกและเยือนโหนดถัดไปตามแนววิถีนั้นจนกระทั่งนำไปสู่ปลายวิถีนั้น จากนั้นย้อนกลับ (backtrack) ตามแนววิถีเดิมนั้น จนกระทั่งสามารถดำเนินการต่อเนื่องเข้าสู่แนววิถีอื่น ๆ เพื่อเยือนโหนดอื่น ๆ ต่อไปจนครบทุกโหนด

DTS 08 - 26/08/2552

DTS 8 ทรี Tree

ทรี หรือ โครงสร้างข้อมูลแบบต้นไม้ ประกอบด้วยโหนด (node) ซึ่งเป็นส่วนที่เก็บข้อมูล ในทรีหนึ่งทรีจะประกอบไปด้วยรูทโหนด (root node) เพียงหนึ่งโหนด แล้วรูทโหนดสามารถแตกโหนดออกเป็นโหนดย่อยๆ ได้อีกหลายโหนดเรียกว่าโหนดลูก (Child node) เมื่อมีโหนดลูกแล้ว โหนดลูกก็ยังสามารถแสดงเป็นโหนดพ่อแม่ (Parent Node) โดยการแตกโหนดออกเป็นโหนดย่อยๆได้อีก

นิยามของทรี
1. นิยามทรีด้วยนิยามของกราฟทรี คือ กราฟที่ต่อเนื่องโดยไม่มีวงจรปิด (loop) ในโครงสร้าง โหนดสองโหนดใด ๆ ในทรีต้องมีทางติดต่อกันทางเดียวเท่านั้น และทรีที่มี N โหนด ต้องมีกิ่งทั้งหมด N-1 เส้นการเขียนรูปแบบทรี อาจเขียนได้ 4 แบบ
ก) แบบที่มีรากอยู่ด้านบน
ข) แบบที่มีรากอยู่ด้านล่าง
ค) แบบที่มีรากอยู่ด้านซ้าย
ง) แบบที่มีรากอยู่ด้านขวา

2. นิยามทรีด้วยรูปแบบรีเคอร์ซีฟทรีประกอบด้วยสมาชิกที่เรียกว่าโหนด โดยที่ ถ้าว่าง ไม่มีโหนดใด ๆ เรียกว่านัลทรี (Null Tree) และถ้ามีโหนดหนึ่งเป็นโหนดราก ส่วนที่เหลือจะแบ่งเป็นทรีย่อย (Sub Tree)T1, T2, T3,…,Tk โดยที่ k>=0 และทรีย่อยต้องมีคุณสมบัติเป็น ทรีนิยามที่เกี่ยวข้องกับทรี

1. ฟอร์เรสต์ (Forest)หมายถึง กลุ่มของทรีที่เกิดจากการเอาโหนดรากของทรีออกหรือ เซตของทรีที่แยกจากกัน
2. ทรีที่มีแบบแผน (Ordered Tree)หมายถึง ทรีที่โหนดต่าง ๆ ในทรีนั้นมีความสัมพันธ์ที่แน่นอน เช่น ไปทางขวาไปทางซ้าย เป็นต้น
3. ทรีคล้าย (Similar Tree) คือทรีที่มีโครงสร้างเหมือนกัน หรือทรีที่มีรูปร่างของทรีเหมือนกัน โดยไม่คำนึงถึงข้อมูลที่อยู่ในแต่ละโหนด
4. ทรีเหมือน (Equivalent Tree) คือทรีที่เหมือนกันโดยสมบูรณ์ โดยต้องเป็นทรีที่คล้ายกันและแต่ละโหนดในตำแหน่งเดียวกันมีข้อมูลเหมือนกัน
5. กำลัง (Degree) หมายถึง จำนวนทรีย่อยของโหนด นั้น ๆ
6. ระดับของโหนด (Level of Node) คือระยะทางในแนวดิ่งของโหนดนั้น ๆ ที่อยู่ห่างจากโหนดราก เมื่อกำหนดให้ โหนดรากของทรีนั้นอยู่ระดับ 1และกิ่งแต่ละกิ่งมีความเท่ากันหมด คือ ยาวเท่ากับ 1 หน่วย ซึ่งระดับของโหนดจะเท่ากับจำนวนกิ่งที่น้อยที่สุดจากโหนดรากไปยังโหนดใด ๆ บวกด้วย 1 และจำนวนเส้นทางตามแนวดิ่งของโหนดใด ๆ ซึ่งห่างจากโหนดราก เรียกว่า ความสูง (Height) หรือความลึก (Depth) -การแทนทรีด้วย โหนดขนาดเท่ากันค่อนข้างใช้เนื้อที่จำนวนมากเนื่องจากแต่ละโหนดมีจำนวนโหนดลูกไม่เท่ากันหรือบางโหนดไม่มีโหนดลูกเลยถ้าเป็นทรีที่แต่ละโหนดมีจำนวนโหนดลูกที่แตกต่างกันมากจะเป็นการสิ้นเปลืองเนื้อที่ในหน่วยความจำโดยเปล่าประโยชน์

-โครงสร้างทรีที่แต่ละโหนดมีลิงค์ฟิลด์แค่สองลิงค์ฟิลด์ ซึ่งช่วยให้ประหยัดเนื้อที่ ในการจัดเก็บได้มาก เรียกโครงสร้างทรีที่แต่ละโหนดมีจำนวนโหนดลูกไม่เกินสอง หรือแต่ละโหนดมีจำนวนทรีย่อยไม่เกินสองนี้ว่า ไบนารีทรี(Binary Tree) มีวิธีการท่องเข้าไปในทรี 6 วิธีคือ NLR LNR LRN NRL RNL และ RLN แต่วิธีการท่องเข้าไปไบนารีทรีที่นิยมใช้กันมากเป็นการท่องจากซ้ายไปขวา3 แบบแรกเท่านั้นคือ NLR LNR และ LRN ซึ่งลักษณะการเป็นนิยามแบบรีเคอร์ซีฟ(Recursive) ซึ่งขั้นตอนการท่องไปในแต่ละแบบมีดังนี้

1. การท่องไปแบบพรีออร์เดอร์(Preorder Traversal)เป็นการเดินเข้าไปเยือนโหนดต่าง ๆในทรีด้วยวิธีNLR มีขั้นตอนการเดินดังต่อไปนี้
(1) เยือนโหนดราก
(2) ท่องไปในทรีย่อยทางซ้ายแบบพรีออร์เดอร์
(3) ท่องไปในทรีย่อยทางขวาแบบพรีออร์เดอร์

2.การท่องไปแบบอินออร์เดอร์(Inorder Traversal)เป็นการเดินเข้าไปเยือนโหนดต่างๆในทรีด้วยวิธี LNRมีขั้นตอนการเดินดังต่อไปนี้
(1) ท่องไปในทรีย่อยทางซ้ายแบบอินออร์เดอร์
(2) เยือนโหนดราก
(3) ท่องไปในทรีย่อยทางขวาแบบอินออร์เดอร์

3. การท่องไปแบบโพสออร์เดอร์(Postorder Traversal)เป็นการเดินเข้าไปเยือนโหนดต่าง ๆในทรีด้วยวิธี LRN มีขั้นตอนการเดินดังต่อไปนี้
(1) ท่องไปในทรีย่อยทางซ้ายแบบโพสต์ออร์เดอร์
(2) ท่องไปในทรีย่อยทางขวาแบบโพสต์ออร์เดอร์
(3) เยือนโหนดราก

DTS 07 - 05/08/2552

การคำนวณนิพจน์ทางคณิตศาสตร์

การแปลงนิพจน์ Infix ให้เป็น Postfix ผู้เขียนโปรแกรมสั่งให้เครื่องคำนวณต้องเขียนนิพจน์ที่ต้องการไปในตัวโปรแกรม ซึ่งนิพจน์เหล่านี้เรียกว่า นิพจน์ Infix คือนิพจน์ที่มีโอเปอร์เรเตอร์ (Operator) อยู่ระหว่างโอเปอร์แรนด์ (Operand) ทั้งสอง เช่น A+B เครื่องหมาย + เป็นโอเปอร์เรเตอร์ระหว่างโอเปอร์แรนด์ A และ B ซึ่งเห็นว่าเป็นนิพจน์ที่มนุษย์คุ้นเคย ข้อเสียของนิพจน์ infix ทีททำให้คอมไพเลอร์ยุ่งยาก คือลำดับความสำคัญของโอเปอร์เรเตอร์ (Precedence) ที่ต่างกัน เช่นเครื่องหมายยกกำลัง (ใช้ ^ ในการเขียนโปรแกรม) มีความสำคัญมากกว่าเครื่องหมายคูณ และหาร และเครื่องหมายคูณและหารมีความสำคัญมากกว่าเครื่องหมายบวกและลบOperator คือเครื่องหมายกระทำ + - * / ^Operand คือตัวแปรต่าง ๆ A,B,C,D,E เช่น A+B*C,(A*B)-Cลำดับความสำคัญ Operatorเครื่องหมายคูณกับหาร *,/เครื่องหมายบวกกับลบ +,-เครื่องหมายวงเล็บ () กระทำก่อนเช่น A+(B*C)เครื่องหมายระดับเดียวกันไม่มีวงเล็บให้ทำจากซ้ายไปขวา เช่น A+B+Cเมื่อการประมวลนิพจน์ infix เป็นไปด้วยความยากที่การคำนวณไม่เป็นไปตามลำดับของเครื่องหมายโอเปอร์เรเตอร์ที่มีก่อนหลัง คอมไพเลอร์จึงแปลงนิพจน์ infix ให้เป็น postfix เสียก่อน

DTS 06 - 29/07/2552

คิว (Queue)

คิวเป็นโครงสร้างชนิดแบบเชิงเส้นหรือที่เรียกกันว่า แบบลิเนียร์ลิส และเวลาจะทำการเพิ่มข้อมูลเข้าไปจะกระทำที่ปลายข้างหนึ่งที่เรียกกว่าส่วนท้ายหรือเรียร์ (rear) และถ้าจะนำข้อมูลออกจะกระทำอีกปลายข้างหนึงที่เรียกกว่า ส่วนหน้าหรือ ฟอร์น(font)ลักษณะการทำงานของคิวจะเป็นแบบเข้าก่อนออกก่อนหรือ ที่เรียกว่า FIFO (Frist In Frist Out)

การทำงานของคิว
1.การใส่สมาชิกเข้าไปในคิว Enqueue = การนำเข้าส่วนท้าย
2.การนำสมาชิกออกจากคิว Dequeue = การนำออกจากส่วนหน้าการนำข้อมูลที่อยู่ตอนต้น มาแสดงจะเรียกว่า Queue Front แต่จะไม่เอาข้อมูลออกจากคิวเลยการนำข้อมูลที่อยู่ตอนท้าย มาแสดงจะเรียกกว่า Queue Rear แต่จะไม่ทำการเพิ่มข้อมูลเข้าไปในคิว

การแทนที่ข้อมูลของคิว มี 2วิธี
1.การแทนที่ข้อมูลแบบลิงค์ลิสต์
2.การแทนที่ข้อมูลแบบอะเรย์

การดำเนินการเกี่ยวกับคิว
1.Create Queue = เป็นการสร้างพื้นที่ให้กับคิว
2.Enqueue = เป็นการเพิ่มข้อมูลเข้าไปในคิว
3.Dequeue = เป็นการนำข้อมูลออกจากคิว
4.Queue Front = การนำข้อมูลที่อยู่ตอนต้น มาแสดง
5.Queue Rear = การนำข้อมูลที่อยู่ตอนท้าย มาแสดง
6.Empty Queue = เป็นการตรวจสอบว่าคิวว่างหรือไม่
7.Full Queue = เป็นการตรวจสอบว่าคิวเต็มหรือไม่
8.Queue Count = เป็นการนับสมาชิกที่อยู่ในคิว
9.Destroy Queue = เป็นการลบข้อมูลทั้งหมดในคิว