DTS 08-26/08/52

สรุปเรื่อง Tree

ทรี (Tree) เป็นโครงสร้างข้อมูลที่ความสัมพันธ์ระหว่าง โหนดจะมีความสัมพันธ์

ลดหลั่นกันเป็นลำดับชั้นได้มีการนำรูปแบบทรีไปประยุกต์ใช้ในงานต่าง ๆ อย่าง

แพร่หลาย ส่วนมากจะใช้สำหรับแสดงความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูล แต่ละโหนดจะ

มีความสัมพันธ์กับโหนดในระดับที่ต่ำลงมา หนึ่งระดับได้หลาย ๆ โหนดเรียกโหนด

ดังกล่าวว่า โหนดแม่ (Parent or Mother Node) โหนดที่อยู่ต่ำกว่าโหนดแม่อยู่

หนึ่งระดับเรียกว่า โหนดลูก (Child or Son Node) โหนดที่อยู่ในระดับสูงสุดและ

ไม่มีโหนดแม่เรียกว่า โหนดราก (Root Node) โหนดที่มีโหนดแม่เป็นโหนดเดียว

กัน เรียกว่า โหนดพี่น้อง (Siblings) โหนดที่ไม่มีโหนดลูก เรียกว่า โหนดใบ

(Leave Node) เส้นเชื่อมแสดงความสัมพันธ์ระหว่างโหนดสองโหนดเรียกว่า

กิ่ง (Branch)

นิยามของทรี
1. นิยามทรีด้วยนิยามของกราฟ ทรี คือ กราฟที่ต่อเนื่องโดยไม่มีวงจรปิด

(loop) ในโครงสร้างโหนดสองโหนดใด ๆ ในทรีต้องมีทางติดต่อกันทาง

เดียวเท่านั้น และทรีที่มี N โหนด ต้องมีกิ่ง ทั้งหมด N-1 เส้น
2. นิยามทรีด้วยรูปแบบรีเคอร์ซีฟทรีประกอบด้วยสมาชิกที่เรียกว่า โหนด

โดยที่ ถ้าว่าง ไม่มีโหนดใด ๆ เรียกว่านัลทรี (Null Tree) และถ้ามีโหนดหนึ่ง

เป็นโหนดราก ส่วนที่เหลือจะแบ่งเป็น ทรีย่อย (Sub Tree)
นิยามที่เกี่ยวข้องกับทรี
1. ฟอร์เรสต์ (Forest)หมายถึง กลุ่มของทรีที่เกิดจากการเอาโหนดรากของทรี

ออกหรือ เซตของทรีที่แยกจากกัน(Disjoint Trees)
2. ทรีที่มีแบบแผน (Ordered Tree)หมายถึง ทรีที่โหนดต่าง ๆ ในทรีนั้นมี

ความสัมพันธ์ที่แน่นอน เช่น ไปทางขวาไปทางซ้าย เป็นต้น
3. ทรีคล้าย (Similar Tree) คือ ทรีที่มีโครงสร้างเหมือนกัน หรือทรีที่มีรูปร่าง

ของทรีเหมือนกัน โดยไม่คำนึงถึงข้อมูลที่อยู่ในแต่ละโหนด
4. ทรีเหมือน (Equivalent Tree) คือ ทรีที่เหมือนกันโดยสมบูรณ์ โดยต้อง

เป็นทรีที่คล้ายกันและแต่ละโหนดในตำแหน่งเดียวกันมีข้อมูลเหมือนกัน
5. กำลัง (Degree) หมายถึง จำนวนทรีย่อยของโหนด นั้น ๆ
6. ระดับของโหนด (Level of Node) คือ ระยะทางในแนวดิ่งของโหนดนั้น ๆ

ที่อยู่ห่างจากโหนดราก เมื่อกำหนดให้ โหนดรากของทรีนั้นอยู่ระดับ 1 และ

กิ่งแต่ละกิ่งมีความเท่ากันหมด คือ ยาวเท่ากับ 1หน่วย ซึ่งระดับของโหนดจะ

เท่ากับจำนวนกิ่งที่น้อยที่สุดจากโหนดรากไปยังโหนดใด ๆ บวกด้วย 1

และจำนวนเส้นทางตามแนวดิ่งของโหนดใด ๆ ซึ่งห่างจากโหนดราก

เรียกว่า ความสูง (Height) หรือความลึก (Depth)
การแทนที่ทรีในหน่วยความจำหลัก
การแทนที่โครงสร้างข้อมูลแบบทรีในความจำหลักจะมีพอยเตอร์เชื่อมโยง

จากโหนดแม่ไปยังโหนดลูก แต่ละโหนดต้องมีลิงค์ฟิลด์เพื่อเก็บที่อยู่ของ

โหนดลูกต่าง ๆ นั่นคือจำนวน ลิงค์ฟิลด์ของแต่ละโหนดขึ้นอยู่กับจำนวน

ของโหนดลูก โดยอาจใช้วิธีการต่อไปนี้
1. โหนดแต่ละโหนดเก็บพอยเตอร์ชี้ไปยังโหนดลูกทุกโหนด การแทนที่ทรี

ด้วยวิธีนี้ จะให้จำนวนฟิลด์ในแต่ละโหนดเท่ากันโดยกำหนดให้มีขนาดเท่า

กับจำนวนโหนดลูกของโหนดที่มีลูกมากที่สุด โหนดใดไม่มีโหลดลูกก็

ให้ค่าพอยเตอร์ในลิงค์ฟิลด์นั้นมีค่าเป็น Null
2. แทนทรีด้วยไบนารีทรี เป็นวิธีแก้ปัญหาเพื่อลดการ สิ้นเปลืองเนื้อที่ใน

หน่วยความจำก็คือ กำหนดลิงค์ฟิลด์ให้มีจำนวนน้อยที่สุดเท่าที่จำเป็นเท่า

นั้น โดยกำหนดให้แต่ละโหนดมีจำนวนลิงค์ฟิลด์สองลิงค์ฟิลด์
-ลิงค์ฟิลด์แรกเก็บที่อยู่ของโหนดลูกคนโต
-ลิงค์ฟิลด์ที่สองเก็บที่อยู่ของโหนดพี่น้องที่เป็นโหนดถัดไปโหนดใดไม่มี

โหนดลูกหรือไม่มีโหนดพี่น้องให้ค่าพอยน์เตอร์ในลิงค์ฟิลด์มีค่าเป็น Null
การแปลงทรีทั่วไปให้เป็นไบนารีทรี ขั้นตอนการแปลงทรีทั่วๆ ไปให้เป็น

ไบนารีทรี มีลำดับ ขั้นตอนการแปลง ดังต่อไปนี้
1. ให้โหนดแม่ชี้ไปยังโหนดลูกคนโต แล้วลบความสัมพันธ์ ระหว่างโหนด

แม่และโหนดลูกอื่น ๆ
2. ให้เชื่อมความสัมพันธ์ระหว่างโหนดพี่น้อง
3. จับให้ทรีย่อยทางขวาเอียงลงมา 45 องศา
การท่องไปในไบนารีทรี
ปฏิบัติการที่สำคัญในไบนารีทรี คือ การท่องไปในไบนารีทรี (Traversing

Binary Tree)เพื่อเข้าไปเยือนทุก ๆโหนดในทรี ซึ่งวิธีการท่องเข้าไปต้อง

เป็นไปอย่างมีระบบแบบแผน สามารถเยือนโหนดทุก ๆ โหนด ๆ ละหนึ่ง

ครั้งวิธีการท่องไปนั้นมีด้วยกันหลายแบบแล้ว แต่ว่าต้องการลำดับขั้น

ตอนการเยือนอย่างไร โหนดที่ถูกเยือนอาจเป็นโหนดแม่ (แทนด้วย N)

ทรีย่อยทางซ้าย (แทนด้วย L) หรือทรีย่อยทางขวา (แทนด้วย R) มีวิธี

การท่องเข้าไปในทรี 6 วิธี คือ NLR LNR LRN NRL RNL และ RLN

แต่วิธีการท่องเข้าไปไบนารีทรีที่นิยมใช้กันมากเป็นการท่องจากซ้ายไป

ขวา 3 แบบแรกเท่านั้นคือ NLR LNRและ LRN ซึ่งลักษณะการนิยาม

เป็นนิยามแบบ รีเคอร์ซีฟ(Recursive)

DTS 07- 05/08/52

สรุป เรื่อง Queue
คิว (Queue) เป็นโครงสร้างข้อมูลแบบเชิงเส้นหรือลิเนียร์ลิสต์
ซึ่งการเพิ่มข้อมูลจะกระทำที่ปลายข้างหนึ่งซึ่งเรียกว่าส่วนท้าย
หรือเรียร์ (rear) และการนำข้อมูลออกจะกระทำที่ปลายอีกข้าง
หนึ่งซึ่งเรียกว่า ส่วนหน้า หรือฟรอนต์(front)
ลักษณะการทำงานของคิวเป็นลักษณะของการเข้าก่อนออกก่อน
หรือที่เรียกว่า FIFO (First In First Out)
การนำสมาชิกออกจากคิว เรียกว่าDequeue ซึ่งมีรูปแบบคือ
dequeue (queue, element) หมายถึง การนำออกจากส่วนหน้า
ของคิวและให้ ข้อมูลนั้นกับ element
การนำข้อมูลที่อยู่ตอนท้ายของคิวมาแสดงจะ เรียกว่าQueue Rear
แต่จะไม่ทำการเพิ่มข้อมูลเข้าไปในคิว
การแทนที่ข้อมูลของสแตกแบบลิงค์ลิสต์ จะประกอบไปด้วย 2 ส่วน คือ
1. Head Node จะประกอบไปด้วย 3 ส่วนคือพอยเตอร์จำนวน 2 ตัว คือ
Front และ rearกับจำนวนสมาชิกในคิว
2. Data Node จะประกอบไปด้วย ข้อมูล (Data) และพอยเตอร์ที่ชี้ไปยัง
ข้อมูลตัวถัดไป
การดำเนินการเกี่ยวกับคิว ได้แก่
1. Create Queue จัดสรรหน่วยความจำให้แก่ Head Node และ
ให้ค่า pointer ทั้ง 2 ตัวมีค่าเป็น null และจำนวนสมาชิกเป็น 0
2. Enqueue การเพิ่มข้อมูลเข้าไปในคิว
3. Dequeue การนำข้อมูลออกจากคิว
4. Queue Front เป็นการนำข้อมูลที่อยู่ส่วนต้นของคิวมาแสดง
5. Queue Rear เป็นการนำข้อมูลที่อยู่ส่วนท้ายของคิวมาแสดง
6. Empty Queue เป็นการตรวจสอบว่าคิวว่างหรือไม่
7. Full Queue เป็นการตรวจสอบว่าคิวเต็มหรือไม่
8. Queue Coun เป็นการนับจำนวนสมาชิกที่อยู่ในคิว
9. Destroy Queue เป็นการลบข้อมูลทั้งหมดที่อยู่ในคิว
การนำข้อมูลเข้าสู่คิว จะไม่สามารถนำเข้า ในขณะที่คิวเต็ม
หรือไม่มีที่ว่าง ถ้าพยายามนำเข้าจะทำให้เกิดความผิดพลาดที่
เรียกว่า overflow
การนำข้อมูลออกจากคิว จะไม่สามารถนำอะไรออกจากคิวที
ว่างเปล่าได้ ถ้าพยายามจะทำให้เกิดความผิดพลาดที่เรียกว่า
underflow
การประยุกต์ใช้คิว
คิวถูกประยุกต์ใช้มากในการจำลองระบบงานธุรกิจ เช่น การให้บริการ
ลูกค้า ต้องวิเคราะห์จำนวนลูกค้าในคิวที่เหมาะสมว่าควรเป็นจำนวนเท่าใด
เพื่อให้ลูกค้าเสียเวลาน้อยที่สุด ในด้านคอมพิวเตอร์ ได้นำคิวเข้ามาใช้ คือ
ในระบบปฏิบัติการ (Operation System) ในเรื่องของคิวของงานที่เข้ามา
ทำงาน (ขอใช้ทรัพยากรระบบของ CPU) จะจัดให้งานที่เข้ามาได้ทำงาน
ตามลำดับความสำคัญ

DTS 06-29/07/52

การแทนที่ข้อมูลของสแตก สามารถทำได้ 2 วิธี คือ
1. การแทนที่ข้อมูลของสแตกแบบลิงค์ลิสต์
2. การแทนที่ข้อมูลของสแตกแบบอะเรย์
การแทนที่ข้อมูลของสแตกแบบลิงค์ลิสต์ จะประกอบไปด้วย2 ส่วน คือ
1.Head Node จะประกอบไปด้วย 2 ส่วนคือ top pointer และจำนวนสมาชิกในสแตก
2. Data Node จะประกอบไปด้วยข้อมูล (Data) และพอยเตอร์ ที่ชี้ไปยังข้อมูลตัวถัดไป
การดำเนินการเกี่ยวกับสแตก ได้แก่
1. Create Stack จัดสรรหน่วยความจำให้แก่ Head Node และส่งค่าตำแหน่งที่ชี้ไปยัง Head ของสแตกกลับมา
2. Push Stack การเพิ่มข้อมูลลงไปในสแตก
3. Pop Stack การนำข้อมูลบนสุดออกจากสแตก
4. Stack Top เป็นการคัดลอกข้อมูลที่อยู่บนสุดของสแตก โดยไม่มีการลบข้อมูลออกจากสแตก
5. Empty Stack เป็นการตรวจสอบการว่างของสแตก เพื่อไม่ให้เกิดความผิดพลาดในการนำข้อมูลออกจากสแตกที่เรียกว่า Stack Underflow
6. Full Stack เป็นการตรวจสอบว่าสแตกเต็มหรือไม่ เพื่อไม่ให้เกิดความผิดพลาดในการนำข้อมูลเข้าสแตกที่เรียกว่า Stack Overflow
7. Stack Count เป็นการนับจำนวนสมาชิกในสแตก
8. Destroy Stack เป็นการลบข้อมูลทั้งหมดที่อยู่ในสแตก
การแทนที่ข้อมูลของสแตกแบบอะเรย์
การดำเนินการเกี่ยวกับสแตก ได้แก่
1. Create Stack 5. Empty Stack
2. Push Stack 6. Full Stack
3. Pop Stack 7. Stack Count
4. Stack Top 8. Destroy Stack
การประยุกต์ใช้สแตก จะใช้ในงานด้านปฏิบัติการของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ขั้นตอนการทำงานต้องการเก็บข่าวสารอันดับแรกสุดไว้ใช้หลังสุด เช่น การทำงานของโปรแกรมแปลภาษานำไปใช้ในเรื่องของการโปรแกรมที่เรียกใช้โปรแกรมย่อย การคำนวณนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ และรีเคอร์ชั่น (Recursion)เป็นต้น
การคำนวณนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ ในการเขียนนิพจน์ทางคณิตศาสตร์เพื่อการคำนวณ จะต้อง
คำนึงถึงลำดับความสำคัญของเครื่องหมายสำหรับการคำนวณด้วยโดยทั่วไปนิพจน์ทางคณิตศาสตร์สามารถเขียนได้ 3 รูปแบบ คือ
1. นิพจน์ Infix นิพจน์รูปแบบนี้ operatorจะอยู่ตรงกลางระหว่างตัวถูกดำเนินการ 2 ตัว
2. นิพจน์ Postfix นิพจน์รูปแบบนี้ จะต้องเขียนตัวถูกดำเนินการตัวที่ 1 และ 2 ก่อน แล้วตามด้วย operator
3. นิพจน์ Prefix นิพจน์รูปแบบนี้ จะต้องเขียน operatorก่อนแล้วตามด้วยตัวถูกดำเนินการตัวที่ 1 และ 2
ตัวอย่างนิพจน์คณิตศาสตร์ในรูปแบบต่าง ๆ
นิพจน์ Infix นิพจน์ Postfix นิพจน์ Prefix
A+B-C AB+C- - +ABC
A+B*C-D/E ABC*+DE/- - +A*BC/DE
A*B+C-D/E AB*C+DE/- - +*ABC/DE
ขั้นตอนการแปลงจากนิพจน์ Infix เป็นนิพจน์Postfix
1. อ่านอักขระในนิพจน์ Infix เข้ามาทีละตัว
2. ถ้าเป็นตัวถูกดำเนินการจะถูกย้ายไปเป็นตัวอักษรในนิพจน์ Postfix
3. ถ้าเป็นตัวดำเนินการ จะนำค่าลำดับความสำคัญของตัว ดำเนินการที่อ่านเข้ามาเทียบกับค่าลำดับความสำคัญของตัวดำเนินการที่อยู่บนสุดของสแตก
- ถ้ามีความสำคัญมากกว่า จะถูก push ลงในสแตก
- ถ้ามีความสำคัญน้อยกว่าหรือเท่ากัน จะต้อง pop ตัวดำเนินการที่อยู่ในสแตกขณะนั้นไปเรียงต่อกับตัวอักษรในนิพจน์ Postfix
4. ตัวดำเนินการที่เป็นวงเล็บปิด “)” จะไม่ push ลงในสแตก แต่มีผลให้ตัวดำเนินการอื่น ๆ ถูก pop ออกจากสแตกนำไป เรียงต่อกันในนิพจน์ Postfix จนกว่าจะเจอ “(” จะ popวงเล็บเปิดออกจากสแตกแต่ไม่นำไปเรียงต่อ
5. เมื่อทำการอ่านตัวอักษรในนิพจน์ Infixหมดแล้ว ให้ทำการ Pop ตัวดำเนินการทุกตัวในสแตกนำมาเรียงต่อในนิพจน์ Postfix
ในการคำนวณค่า Postfix ที่แปลงมาแล้ว ตัวแปลภาษาจะทำการคำนวณโดยใช้โครงสร้างสแตกช่วยอีกเช่นกันขั้นตอนในการคำนวณ
1. อ่านตัวอักษรในนิพจน์ Postfix จากซานไปขวาทีละตัวอักษร
2. ถ้าเป็นตัวถูกดำเนินการ ให้ทำการ push ตัวถูกดำเนินการนั้นลงในสแตก แล้วกลับไปอ่านอักษรตัวใหม่เข้ามา
3. ถ้าเป็นตัวดำเนินการ ให้ทำการ pop ค่าจากสแตก 2 ค่าโดย ตัวแรกเป็นตัวถูกดำเนินการตัวที่ 2 และตัวที่ 1ตามลำดับ
4. ทำการคำนวณ ตัวถูกดำเนินการตัวที่ 1ด้วยตัวถูก ดำเนินการตัวที่ 2 โดยใช้ตัว
ดำเนินการในข้อ 3
5. ทำการ push ผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณในข้อ 4 ลงสแตก
6. ถ้าตัวอักษรในนิพจน์ Postfix ยังอ่านไม่หมดให้กลับไปทำข้อ 1 ใหม่