DTS 08-26/08/2552

สรุป

โครงสร้างทรี ทรีเป็นกราฟแบบมีทิศทาง ที่มีโครงสร้างแบบลำดับชั้น ทิศทางของกราฟที่แทนทรีจะมีทิศทางจากบนลงล่าง ดังนั้นการกวาดทรี เราจึงไม่นิยมแสดงทิศทางของเส้นเชื่อม

นิยามทรี
จากรูปโครงสร้างทรี เราให้นิยามทรีในรูปแบบอื่นๆได้อีก เช่น การให้นิยามในรูปของการเรียกซ้ำซึ่งสอดคล้องกับลักษณะธรรมชาติของทรี ดังนี้คือทรีประกอบด้วย

โหนด R ซึ่งเรียกว่า โหนดราก (root) และ ทรีย่อย (subtree) จำนวนศูนย์ หรือมากกว่าศูนย์ ได้แก่ T1,T2,...,Tk ซึ่งแต่ละทรีย่อยจะเชื่อมกับโหนดราก (R)โดยตรงด้วยเส้นเชื่อม
การเรียกชื่อองค์ประกอบของทรี
โหนดที่อยู่ระดับบนสุดของทรี เรียกว่า โหนด R ,โหนดราก, พ่อ (father)โหนดรากของทรีย่อยของ R เรียกว่าลูก (child) ของ R โหนดที่ไม่มีโหนดลูก เรียกว่า

โหนดใบ (leaf node)เส้นเชื่อมโหนดทรี เรียกว่า กิ่ง (branch)โหนดที่มีทั้งพ่อทั้งลูก เรียกว่า โหนดกิ่ง (branch node)โหนดที่มีพ่อเดียวกัน เรียกว่า โหนดพี่น้อง (sibling) และยังอาจนิยามโหนดว่าเป็น โหนดปู่ (grandfather) หรือ โหนดหลาน (gtrandchild) ได้ในลักษณะเดียวกันเส้นทาง (path) จากโหนด n1 ไปยังโหนด nk ใดๆ จะเป็นลำดับของโหนด n1,n2,...,nkความยาว (length) ของเส้นทางจะเป็นจำนวนของเส้นเชื่อมที่อยู่ในเส้นทาง ซึ่งเท่ากับ k-1 เส้นทาง จากโหนดใดๆ ไปยังตัวเองจะมีความยาวเป็ยศูนย์ และในทรีแต่ละทรี จะมีเส้นทางหนึ่งเส้นเท่านั้นจากโหนดรากไปยัง โหนดใดๆ ความลึก (depth) เป็น ความยาวของเส้นทางจากโหนดรากไปยังโหนด n โซึ่งมีเส้นทางเดียวที่ไม่ซ้ำกัน) ความสูง (height) เป็น เส้นทางทีสุดจากโหนด n ไปยังโหนดใบถ้ามีเส้นทางจาดโหนด n1 ไปยังโหนด n2 จะเป็น บรรพบุรุษ (ancestor) ของ n2 และ n2 จะเป็น ลูกหลาน (descendant) ของ n1 ถ้า n1 != n2 ดังนั้น n1 จะเป็น บรรพบุรุษที่แท้จริง (proper ascestor) ของ n1 และ n2 ลูกหลานที่แท้จริง (proper descendant)
ทรีแบบลำดับ
ทรีแบบราก (rooted tree ) เป็นทรีที่สามารถวาดได้อิสระ โดยเชื่อมโหนดในระดับต่ำลงไป และมีโหนด ใบอยู่ในระดับล่าง มีโครงสร้างไม่เหมาะสมก่การใช้งาน เนื่องจากวิธีการเรียกชื่อโหนดจากลำดับซ้ายไปขวา "ทรีแบบลำดับ (ordered tree)" คือ ทรีแบบรากที่โหนดลูกของแต่ละโหนดถูกกำหนดลำดับดังรูป ถ้าต้องการจะใช้ทรีแบบลำดับเป็นโครงสร้างข้อมูล ในแต่ละโหนดจะต้องมีจำนวนเขตข้อมูลมากพอๆ กับจำนวน ของโหนดนั้น ดังนั้นถ้ามีบางโหนดในทรีมีจำนวนทรีมากกว่า 10 ทรีย่อย จะต้องมีเขตข้อมูลสำหรับลิงค์ของ แต่ละโหนดถึง 10 เขต ซึ่งแต่ละเขตลิงค์ต่างๆ เหล่านี้ส่วนใหญ่จะมีค่าเป็น NULL ซึ่งทำให้เนื้อที่จำนวนมากไม่ได้ใช้งาน

DTS 07-05/08/2552

สรุป

Queue เป็น List แบบเชิงเส้น (Linear Data Structure) เช่นเดียวกับ Stack แต่มีความแตกต่างกันคือ Queue มีตัวชี้ 2 ตัว คือ
–หัว (Head)
–ท้าย (Tail)
• สำหรับในการนำข้อมูลเข้าและนำข้อมูลออกคือ เข้าท้าย (Tail) ของQueue และออกตรงหัว (Head) ของ Queue ซึ่ง Queue จึงมีลักษณะที่เรียกว่า เข้าก่อน ออกก่อน (First-In First-Out : FIFO)

คิว(queue) หรือแถวคอย เป็นประเภทข้อมูลอย่างย่อที่มีลักษณะการเรียงลำดับข้อมูล ในการเข้า-ออกในลักษณะเข้าก่อนออกก่อน FIFO (First In First Out) กล่าวคือข้อมูลที่เข้าแรกๆจะได้ออกก่อน คล้ายคนต่อคิวที่มาก่อนจะได้ซื้อของก่อน จึงเรียกว่า แถวคอย หรือ คิว
แถวคอย หรือ คิว จึงจัดเป็นวิธีการจัดการเข้า-ออกของข้อมูลอีกแบบหนึ่ง เป็นโครงสร้างข้อมูลที่นำมาใช้ในการทำงานของโปรแกรมคอมพิวเตอร์หลายประการ อาทิการเข้าคิวในการทำงานของเครือข่าย การออกแบบการทำงานระบบท่อ (pipeline) เป็นต้น
จุดเด่นของคิว
คิวสามารถจัดการการเข้า-ออกของข้อมูล ใช้เก็บข้อมูลที่ต้องการจัดเรียงเป็นระบบ โดยพิจารณาข้อมูลตามลำดับ ในทำนอง ใครถึงก่อนมีสิทธิ์ได้ใช้ก่อน จึงใช้ในการเรียงลำดับในการแบ่งปันทรัพยากรที่มีอยู่จำกัดในการทำงาน เช่น การรอคิวการทำงานของเครื่องพิมพ์ในสำนักงาน เป็นต้น
วิธีการสร้างคิว
การสร้างคิวทำได้โดยแถวลำดับประกอบกับจำนวนเต็ม ที่เก็บดัชนีของหัวคิวและท้ายคิว สองตัว หรือใช้ รายการโยงสองชั้นวน(circular doubly linked list)
คิวแถวลำดับ
สำหรับการใช้แถวลำดับในการทำคิวนั้น (array queue) ตอนเริ่มต้นเราจะให้ดัชนีของหัวคิวและท้ายคิวชี้ที่ศูนย์ เมื่อเข้าคิว (enqueue) ก็จะเก็บข้อมูลตรงดัชนีท้าย พร้อมทั้งเพิ่มค่าดัชนีท้ายคิวจะไปอีกหนึ่ง (increament) ในทางตรงกันข้ามหากเอาข้อมูลตัวแรกออกจากคิว (dequeue) ก็คืนค่าสมาชิกตัวที่ดัชนีหัวคิวชี้อยู่พร้อมทั้งเพิ่มค่าดัชนีหัวคิวไปอีกหนึ่ง (decrement) หากดัชนีหัวคิววิ่งไล่ทับดัชนีท้ายคิวแสดงว่า คิวนั้นเป็นคิวว่าง (empty queue) ไม่ควร dequeue อีกเพราะจะทำให้การทำงานรวนได้ (ควรตรวจสอบก่อน dequeue)เนื่องจากแถวลำดับมีขนาดจำกัดในบางครั้งอาจมีการทำคิววนรอบ (circular array queue) กล่าวคือบางครั้งคิวอาจมีการ enqueue และ dequeue สลับกันทำให้ดัชนีหัวคิวเลื่อนๆออกไปจนจะตกขอบขวาของแถวลำดับ ทำให้มีเนื้อที่ของแถวลำดับด้านหน้าเหลือไม่ได้ใช้จึงมีการวนเอาหางคิว มาแทนส่วนหน้าของแถวลำดับ กล่าวคือเมื่อท้ายคิวตกขอบขวาของแถวลำดับ ก็จะมีการเริ่มดัชนีท้ายคิวที่ศูนย์ใหม่และต่อท้ายคิวมาเรื่อยๆ ข้อด้อยของวิธีนี้คือ เมื่อท้ายคิวมาทับหัวคิวอีกครั้งจะตีความไม่ได้ว่าคิวเต็มแถวลำดับ หรือคิวว่างกันแน่ จึงอาจใช้ตัวแปรขนาด (size) หรือตัวแปรอื่นๆช่วยในการบอกว่าคิวว่างหรือไม่
คิวรายการโยงสองชั้นวน
สำหรับการใช้รายการโยงสองชั้นวน(circular doubly linked list) ในการทำนั้น โดยหัวคิวจะอยู่ที่ปมสุดท้ายนี้ (กล่าวคือเป็นปมก่อนที่จะชี้ปมหัว เพราะว่าเป็นรายการวน) ส่วนท้ายคิวอยู่ที่ปมแรก เมื่อเข้าคิว (enqueue) ก็เพิ่มปมใหม่หลังปมหัว เมื่อจะเอาข้อมูลแรกออกจากคิว (dequeue) ก็จะเอาข้อมูลก่อนปมหัวออก ก็คือข้อมูลที่เข้าแรกๆสุด เมื่อใดที่รายการหรือคิวว่าง ก็คือตอนที่ปมหัวชี้มาที่ตัวเองนั่นเอง

Queue Operation
การดำเนินการพื้นฐานของคิวมี 4 ขั้นตอน
1. Enqueue การนำข้อมูลเก็บเข้าไปในคิว
2. Dequeue การนำข้อมูลออกจากคิว
3. Queue Front ข้อมูลที่ตรียมจะออกจากคิว (สมาชิกตัวแรกที่จะออกจากคิว)
4. Queue Rear ข้อมูลที่เพิ่งจะเข้ามาในคิว (สมาชิกที่เข้ามาในคิวตัวสุดท้าย)

ตัวอย่างการใช้
1. คนเข้าคิวซื้อตั๋วหนัง
2. นักศึกษาเข้าคิวเพื่อรับบริการในธนาคาร
3. นักศึกษาเข้าคิวซื้ออาหาร
4. ลูกค้าเข้าคิวจ่ายเงินที่เค้าเตอร์

DTS 06-29/07/2552

สรุป
ลำดับการทำงานของตัวดำเนินการทางคณิตศาสตร์ (Operator Priority)
มีการลำดับความสำคัญของตัวดำเนินการจากลำดับสำคัญมากสุดไปน้อยสุด คือ ลำดับที่มีความสำคัญมากที่ต้องทำก่อน ไปจนถึงลำดับที่มีความสำคัญน้อยสุดที่ไว้ทำทีหลัง ดังนี้
1.ทำในเครื่องหมายวงเล็บ
2.เครื่องหมายยกกำลัง ( ^ )
3.เครื่องหมายคูณ ( * ) , หาร ( / )
4.เครื่องหมายบวก ( + ) , ลบ ( - )

อัลกอริทึมการแปลงนิพจน์ Infix เป็น นิพจน์ Postfix
เราสามารถแปลงนิพจน์ Infix ให้เป็น Postfix ได้โดยอาศัยสแตคที่มีคุณสมบัติการเข้าหลังออกก่อนหรือ LIFO โดยมีอัลกอริทึมในการแปลงนิพจน์ ดังนี้
1. ถ้าข้อมูลเข้า (input) เป็นตัวถูกดำเนินการ (operand) ให้นำออกไปเป็นผลลัพธ์ (output)
2. ถ้าข้อมูลเข้าเป็นตัวดำเนินการ (operator) ให้ดำเนินการดังนี้
2.1 ถ้าสแตคว่าง ให้ push operator ลงในสแตค
2.2 ถ้าสแตคไม่ว่าง ให้เปรียบเทียบ operator ที่เข้ามากับ operator ที่อยู่ในตำแหน่ง TOP ของสแตค
2.2.1 ถ้า operator ที่เข้ามามีความสำคัญมากกว่า operator ที่ตำแหน่ง TOP ของสแตคให้ push ลงสแตค2.2.2 ถ้า operator ที่เข้ามามีความสำคัญน้อยกว่าหรือเท่ากับ operator ที่อยู่ในตำแหน่ง TOP ของสแตค ให้ pop สแตคออกไปเป็นผลลัพธ์ แล้วทำการเปรียบเทียบ operator ที่เข้ามากับ operator ที่ตำแหน่ง TOP ต่อไป จะหยุดจนกว่า operator ที่เข้ามาจะมีความสำคัญมากกว่า operator ที่ตำแหน่ง TOP ของสแตค แล้วจึง push operator ที่เข้ามานั้นลงสแตค
3. ถ้าข้อมูลเข้าเป็นวงเล็บเปิด ให้ push ลงสแตค
4. ถ้าข้อมูลเข้าเป็นวงเล็บปิด ให้ pop ข้อมูลออกจากสแตคไปเป็นผลลัพธ์จนกว่าจะถึงวงเล็บ เปิด จากนั้นทิ้งวงเล็บเปิดและปิดทิ้งไป
5. ถ้าข้อมูลเข้าหมด ให้ pop ข้อมูลออกจากสแตคไปเป็นผลลัพธ์จนกว่าสแตคจะว่าง


ตัวอย่าง การแปลงนิพจน์ Infix เป็นนิพจน์ Postfix


นิพจน์ A / B + (C – D)