Bài 17. Dữ liệu mảng một chiều và hai chiều trang 81 SGK Tin học 11 Định hướng khoa học máy tính Kết nối tri thức

Khởi động

Khởi động trang 81 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Em đã biết thiết lập cấu trúc dữ liệu đóng vai trò quan trọng khi giải quyết trong các bài toán thực tế trên máy tính. Trong các bài toán thực tế sau em sẽ thiết lập cấu trúc dữ liệu như thế nào?

- Lập danh sách họ tên các bạn học sinh lớp em để có thể tìm kiếm, sắp xếp và thực hiện các bài toán quản lí khác.

- Giả sử lớp em cần khảo sát ý kiến theo một yêu cầu của ban giám hiệu. Mỗi học sinh cần có đánh giá theo 4 mức, kí hiệu lần lượt là Đồng ý (2); không phản đối (1); không ý kiến (0); phản đối (-1). Em sẽ tổ chức dữ liệu khảo sát như thế nào để có thể dễ dàng cập nhật và tính toán theo dữ liệu khảo sát.

- Em được giao nhiệm vụ thiết lập và lưu trữ một danh sách các địa điểm là nơi các bạn trong lớp sẽ thường xuyên đến để tham quan và trải nghiệm thực tế. Mỗi địa điểm như vậy cần nhiều thông tin, những thông tin quan trọng nhất là toạ độ (x. y) của thông tin đó trên bản đồ. Em sẽ dụng cấu trúc dữ liệu gì để mô tả danh sách các địa điểm này?

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức trong bài kết hợp kiến thức thực tế của bản thân để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

- Ta có thể đặt tên các phần tử của danh sách học sinh là họ tên của các học sinh. Ví dụ: nếu lớp có 30 học sinh, chúng ta có thể tạo một danh sách với 30 phần tử và lưu trữ họ tên của các học sinh tại các chỉ số tương ứng của danh sách. Ví dụ: tên học sinh thứ nhất được lưu trữ tại vị trí danh sách thứ 0, tên học sinh thứ hai được lưu trữ tại vị trí danh sách thứ 1, và cứ như vậy.

- Để tổ chức dữ liệu khảo sát, chúng ta có thể sử dụng một cấu trúc dữ liệu gọi là "bảng điểm" (scoreboard) hoặc "bảng đánh giá" (rating table). Cấu trúc này có thể được triển khai dưới dạng một mảng.

- Em sẽ dụng cấu trúc dữ liệu 2 chiều để mô tả danh sách các địa điểm này

? mục 1 HĐ1

Hoạt động 1 trang 81 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Thực hiện các thao tác sau, quan sát, trao đổi và thảo luận, từ đó nhận biết về cấu trúc dữ liệu mảng một chiều trong Python.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức mục 1 trang 81, 82 SGK để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

Cấu trúc dữ liệu mảng một chiều trong Python có thể biểu diễn bằng kiểu dữ liệu danh sách (list) với chức năng truy cập dễ dàng từng phần tử theo chỉ số, truy cập theo vùng chỉ số. Toán tử in và lệnh for .. in sẽ hỗ trợ duyệt từng phần tử của mảng.

? mục 1 CH1

Câu hỏi 1 trang 82 Tin học 11 - Kết nối tri thức 

Sử dụng hàm sum() tính tổng các số của một dãy. Hãy viết câu lệnh tính giá trị trung bình của dãy số A cho trước.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức trong bài kết hợp kiến thức thực tế của bản thân để trả lời câu hỏi.(print(…))

Lời giải chi tiết:

tb = sum(A) / len(A)

print(tb)

? mục 1 CH2

Câu hỏi 2 trang 82 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Có thể duyệt các phần tử của mảng theo chiều ngược lại, từ cuối về đầu, được không?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức mục 1 trang 81, 82 SGK để trả lời câu hỏi. Ta sử dụng vòng lặp for…in

Lời giải chi tiết:

Ta có thể duyệt các phần tử của mảng theo chiều ngược lại từ cuối về đầu bằng cách sử dụng index âm trong Python. Cụ thể, các phần tử của mảng có thể được truy cập bằng cách sử dụng index âm bắt đầu từ -1 đến -n, trong đó n là số phần tử của mảng.

Ví dụ, giả sử ta có một mảng như sau:

arr = [1, 2, 3, 4, 5]

Để duyệt các phần tử của mảng theo chiều ngược lại từ cuối về đầu, ta có thể sử dụng vòng lặp for như sau:

for i in range(len(arr)-1, -1, -1):

         print(arr[i])

Ở đây, ta sử dụng hàm range() để tạo ra một chuỗi các index từ len(arr)-1 (index của phần tử cuối cùng của mảng) đến 0 (index của phần tử đầu tiên của mảng) với bước lùi -1. Trong mỗi lần lặp, ta sử dụng index để truy cập phần tử tương ứng trong mảng và thực hiện các thao tác xử lý mong muốn.

5 4 3 2 1

? mục 2 HĐ2

Hoạt động 2 trang 82 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Thực hiện các lệnh sau, sau sát, trao đổi và thảo luận, từ đó nhận biết về mô hình danh sách trong Python.

Phương pháp giải:

Vận dụng hộp kiến thức trang 83 SGK và kiến thức thực tế của bản thân để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

Python hỗ trợ mô hình dữ liệu danh sách trong danh sách, tức là mỗi phần tử của danh sách là một đối tượng dạng danh sách khác.

? mục 2 CH1

Câu hỏi 1 trang 83 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Thiết lập mảng bao gồm dữ liệu là toạ độ các điểm trên mặt phẳng, mỗi điểm P được cho bởi hai toạ độ (px, py).

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức mục 2 trang 82, 83 SGK và kiến thức thực tế của bản thân để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

Ta có thể sử dụng kiểu dữ liệu danh sách (list) trong Python để lưu trữ các điểm trên mặt phẳng. Mỗi điểm sẽ được biểu diễn bằng một danh sách chứa hai phần tử là toạ độ px và py.

Ví dụ, để tạo một mảng bao gồm 3 điểm A(1,2), B(3,4), và C(5,6), bạn có thể sử dụng mã như sau:

p = [[1, 2], [3, 4], [5, 6]]

? mục 2 CH2

Câu hỏi 2 trang 83 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Thiết lập màng bao gồm dãy các thông tin là danh sách học sinh và thông tin 3 điểm thi của học sinh tương ứng các bài thi số 1, 2, 3. Viết đoạn lệnh nhập bộ dữ liệu trên và chương trình in ra danh sách học sinh cùng với điểm trung bình của các bài thi.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức trong bài kết hợp kiến thức thực tế của bản thân để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

Để lưu trữ danh sách học sinh và thông tin điểm thi của họ, bạn có thể sử dụng một danh sách chứa nhiều danh sách con. Mỗi danh sách con sẽ chứa tên học sinh (dạng chuỗi) và ba điểm số (dạng số) của họ tương ứng với ba bài thi.

Ví dụ, để tạo một mảng danh sách học sinh với thông tin điểm số, ta có thể sử dụng mã như sau:

# Nhập danh sách học sinh và điểm số

students = []

n = int(input("Nhập số lượng học sinh: "))

for i in range(n):

  name = input(f"Nhập tên học sinh thứ {i+1}: ")

  mark1 = float(input(f"Nhập điểm bài thi 1 của {name}: "))

  mark2 = float(input(f"Nhập điểm bài thi 2 của {name}: "))

  mark3 = float(input(f"Nhập điểm bài thi 3 của {name}: "))

  students.append([name, mark1, mark2, mark3])

# Tính điểm trung bình và in ra danh sách học sinh và điểm trung bình của họ

for student in students:

  name = student[0]

  mark1 = student[1]

  mark2 = student[2]

  mark3 = student[3]

  avg_mark = (mark1 + mark2 + mark3) / 3

  print(f"Học sinh {name} có điểm trung bình là {avg_mark}")

? mục 2 HĐ3

Hoạt động 3 trang 83 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Đọc, trao đổi, thảo luận về cấu trúc dữ liệu mảng hai chiều trong Python.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức thực tế của bản thân để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

Trong tin học, một cấu trúc dữ liệu hai chiều được hiểu là một bảng hay còn gọi là ma trận, bao gồm các hàng và cột dữ liệu. Bảng có thể có kích thước vuông n x n hoặc kích thước bất kì m x n.

? mục 2 CH1

Câu hỏi 1 trang 84 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Câu lệnh sau sẽ tạo dữ liệu thuộc thể loại gì?

temp = [1, 2, 3, 4]

A = [temp, temp]

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức trong bài để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

Câu lệnh trên sẽ tạo ra một dữ liệu thuộc thể loại List (danh sách) trong Python, với tên biến A là một danh sách chứa hai phần tử. Mỗi phần tử của danh sách A là một tham chiếu đến đối tượng danh sách temp, được tạo ra trước đó.

Vì vậy, A sẽ chứa hai tham chiếu đến cùng một danh sách temp, với giá trị của temp là [1, 2, 3, 4]. Nếu giá trị của danh sách temp thay đổi, thì giá trị của các phần tử trong danh sách A cũng sẽ thay đổi theo.

? mục 2 CH2

Câu hỏi 2 trang 84 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Nếu A là bảng (ma trận) kích thước m x n thì đoạn chương trình sau sẽ in ra thông tin gì trên màn hình?

for i in range(m):

    for j in range(n):

     print(A[i][j],end=” “)

    print()

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức mục 2 trang 83, 84 SGK và kiến thức thực tế của bản thân để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

Nếu A là một ma trận kích thước m x n, đoạn chương trình trên sẽ in ra giá trị của từng phần tử trong ma trận A, mỗi dòng một.

Cụ thể, với mỗi giá trị của i trong khoảng từ 0 đến m - 1, vòng lặp đầu tiên sẽ lặp qua từng phần tử trong hàng thứ i của ma trận A. Với mỗi giá trị của j trong khoảng từ 0 đến n-1, vòng lặp thứ hai sẽ in ra giá trị của phần tử tại vị trí (i,j) trong ma trận A bằng lệnh print(A[i][j],end=" "), kết thúc bằng một khoảng trắng.

Sau khi in hết các phần tử trong hàng thứ i, lệnh print() trong vòng lặp đầu tiên sẽ xuống dòng, chuyển sang in hàng tiếp theo của ma trận A. Như vậy, tổng hợp lại, đoạn chương trình sẽ in ra ma trận A dưới dạng bảng trên màn hình.

Luyện tập 1

Luyện tập 1 trang 85 Tin học 11 - Kết nối tri thức 

Giả sử số đo chiều cao các bạn trong lớp được cho trong dãy số A. Hãy viết đoạn chương trình tính:

- Số đo chiều cao trung bình của cả lớp.

- Số bạn có chiều cao lớn hơn chiều cao trung bình của cả lớp.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức trong bài kết hợp kiến thức thực tế của bản thân để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

A = [170, 175, 160, 180, 165] # ví dụ dãy số đo chiều cao của lớp

n = len(A) # số lượng học sinh trong lớp

tong_chieu_cao = sum(A) # tổng số đo chiều cao của cả lớp

trung_binh_chieu_cao = tong_chieu_cao/n # số đo chiều cao trung bình của cả lớp

so_hs_tren_tb = 0 # số học sinh có chiều cao lớn hơn chiều cao trung bình của cả lớp

for i in range(n):

  if A[i] > trung_binh_chieu_cao:

   so_hs_tren_tb += 1

print("Số đo chiều cao trung bình của cả lớp là:", trung_binh_chieu_cao)

print("Số bạn có chiều cao lớn hơn chiều cao trung bình của cả lớp là:", so_hs_tren_tb)

Luyện tập 2

Luyện tập 2 trang 85 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Viết chương trình nhập từ bàn phím số tự nhiên m, sau đó lần lượt nhập m dòng, mỗi dòng bao gồm n số cách nhau bởi dấu cách, đưa dữ liệu đã nhập vào ma trận A, sau đó in ma trận A ra màn hình.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức trong bài để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

m = int(input("Nhập số hàng của ma trận: "))

n = int(input("Nhập số cột của ma trận: "))

A = []

for i in range(m):

  # Nhập một dòng gồm n số nguyên cách nhau bởi dấu cách

  row = list(map(int, input(f"Nhập dòng {i+1}: ").split()))

  A.append(row)

# In ma trận A ra màn hình

for i in range(m):

  for j in range(n):

   print(A[i][j], end=" ")

  print()

Vận dụng 1

Vận dụng 1 trang 85 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Viết hàm số UnitMatrix(n) với n là số tự nhiên cho trước, hàm trả lại giá trị là ma trận bậc n như Hình 17.1.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức trong bài kết hợp kiến thức thực tế của bản thân để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

def UnitMatrix(n):

 matrix = []

 for i in range(n):

  row = []

  for j in range(n):

   if i == j:

    row.append(1)

   else:

    row.append(0)

  matrix.append(row)

 return matrix

Vận dụng 2

Vận dụng 2 trang 85 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Viết chương trình cho phép người dùng nhập từ bàn phím một dãy số tự nhiên, hãy đếm với mỗi giá trị của dây có bao nhiêu số lặp lại. Ví dụ nếu dãy ban đầu là:

0 1 5 7 0 2 5 1 1 2

thì chương trình cần thông báo như Hình 17.2.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức trong bài, ví dụ kết hợp kiến thức thực tế của bản thân để trả lời câu hỏi,

Lời giải chi tiết:

numbers = list(map(int, input("Nhập dãy số: ").split()))

count = {}

for number in numbers:

  if number in count:

   count[number] += 1

  else:

   count[number] = 1

for number in count:

   print(f"Số {number} lặp lại {count[number]} lần")

Vận dụng 3

Vận dụng 3 trang 85 Tin học 11 - Kết nối tri thức

Em ghi số tiền điện gia đình em theo từng tháng vào một danh sách gồm 12 số. Mỗi năm lại ghi lại số tiền điện vào một danh sách và ghép với danh sách các năm trước. Như vậy em thu được một bảng kích thước n x 12, trong đó hàng thứ k là số tiền điện của năm thứ k, cột tương ứng số tiền điện theo tháng.

a) Thiết lập mảng mới tính số tiền điện trung bình của các năm, mỗi năm ghi một số.

b) Tính số tiền điện trung bình của tất cả các năm đã được ghi dữ liệu trong bảng.

Phương pháp giải:

Tìm hiểu và vận dụng kiến thức thực tế của bản thân để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

#Tạo mảng 2 chiều lưu trữ số tiền điện của gia đình

electricity_bills = [

 [100, 120, 130, 110, 90, 80, 70, 60, 50, 70, 80, 90],

 [110, 130, 140, 120, 100, 90, 80, 70, 60, 80, 90, 100],

 [120, 140, 150, 130, 110, 100, 90, 80, 70, 90, 100, 110],

 [130, 150, 160, 140, 120, 110, 100, 90, 80, 100, 110, 120]

]

# Tính số tiền điện trung bình của từng năm và in kết quả

for i in range(len(electricity_bills)):

 year_total = sum(electricity_bills[i])

 year_average = year_total / len(electricity_bills[i])

 print(f"Average electricity bill for year {i+1}: {year_average}")

# Tính số tiền điện trung bình của tất cả các năm và in kết quả

total = 0

count = 0

for row in electricity_bills:

 total += sum(row)

 count += len(row)

overall_average = total / count

print(f"Overall average electricity bill: {overall_average}")