ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG - BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG MỘT SỐ NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ BÀI TOÁN TRONG TIN HỌC VÀ ỨNG DỤNG GIẢI BÀI TOÁN SỐ TRÊN MÁY TÍNH GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm Học viên thực hiện: Huỳnh Thị Mỹ Hồng Mã số học viên: CH1101086 TP.HCM, năm 2012 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 1.1 Vấn đề khoa học 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Các tình vấn đề 1.2 Phương pháp giải vấn đề theo khoa học phát minh, sáng chế 1.2.1 Vepol 1.2.2 Phương pháp giải vấn đề theo khoa học phát minh, sáng chế 1.2.3 Một số thủ thuật, nguyên tắc phát minh, sáng tạo CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ BÀI TOÁN TRONG TIN HỌC 21 2.1 Mục đích nghiên cứu giải toán tin học 21 2.2 Các phương pháp thường dùng để giải vấn đề toán máy tính 21 2.2.1 Phương pháp trực tiếp 21 2.2.2 Phương pháp gián tiếp tìm kiếm lời giải 24 2.2.3 Các phương pháp Heuristic 25 2.2.4 Các phương pháp trí tuệ nhân tạo 25 CHƯƠNG 3: LÝ THIẾT TRÒ CHƠI SỐ 26 3.1 Tìm hiểu trò chơi số 26 3.1.1 Mục đích giải toán số máy tính 26 3.1.2 Mô tả 28 3.1.3 Xác định trạng thái đích 29 3.2 Thuật toán tìm đáp án 30 3.2.1 Giới thiệu A* 30 3.2.2 Chi tiết thuật toán A* 32 3.3 Cài đặt giải thuật 38 3.3.1 Cài đặt giải thuật 38 3.3.2 Hướng dẩn sử dụng 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 MỞ ĐẦU Tất công nhận nước muốn giàu có hùng mạnh có nhiều tài nguyên khoáng sản, có nhiều ruộng đất, tiền của… mà điều quan trọng để đất nước ta phát triển ta phải có nhiều người tài giỏi để phát hay nâng cao dần hoàn thiện để giàu có người phồn vinh xã hội Như ta biết Việt Nam gia nhập với nước giới Nếu ngưởi Việt Nam có cần cù mà không thông minh theo lối mòn kế thừa có sẵn dễ bị lạc hậu Tôi xin kể câu chuyện sau: Ngày xưa, có anh niên khỏe mạnh học có sức khỏe cường tráng Một ngày anh tìm việc làm ông chủ khai thác gỗ nhận vào làm công việc khai thác gỗ Anh niên mừng rỡ Anh ông chủ phát cho rìu Hôm làm việc đầu tiên, anh niên hăng hái vào rừng khai thác gỗ Anh khai thác 14 góc gỗ Ông chủ hài lòng khen Anh niên vui mừng nghỉ thầm ngày mai cố gắng Ngày làm việc thứ hai, anh niên thức sớm ngày đầu làm việc vất vả đến chiều Anh khai thác 12 góc gỗ Để động viên tinh thần làm việc ông chủ khen Anh niên thấy lòng tốt ông chủ nguyện với lòng ngày mai cố gắng ngày hôm trước: Ngày làm việc thứ ba, anh niên thức sớm ngày làm việc thứ hai làm việc ngày không nghỉ trưa Kết hôm làm việc thứ ba anh cố gắng làm việc hai ngày đầu kết 11 góc gỗ Anh niên buồn nói với ông chủ rằng: Thưa ông cố gắng kết ngày không tăng mà có xu hướng giảm Ông chủ trả lời: anh người chăm làm việc anh nâng cấp dụng cụ lao động Ví dụ rìu anh ngày đầu bén nên anh khai thác nhiều gỗ đến ngày không nữa, nói đến thời gian gần, nói đến thời điểm xa không phù hợp mà phải thay dụng cụ khác Ông chủ nói tiếp, việc nâng cấp dụng cụ lao động anh phải biết sáng tạo lao động, anh phải suy nghĩ làm để tốn sức lao động công việc đạt nhiều hiệu Từ câu chuyện anh niên ta rút học nghiên cứu sáng tạo cần thiết cho người nói riêng phát triển xã hội nói chung Theo Gaudin, lòng với vốn kiến thức hạn hẹp thu nhận năm ngồi ghế nhà trường, mà phải học suốt đời, phải có đủ vốn kiến thức phương pháp để tự học tập, nghiên cứu suốt đời Có người đưa định nghĩa đời sau: “Cuộc đời chuỗi đề cần giải chuỗi định cần phải ra” Thật ngày phải đối mặt vấn đề cần giải Câu hỏi đặt phải giải để có hiệu Một người khôn ngoan sống lúc họ muốn tiến dần đến hoàn thiện họ đầu tư, tìm tòi hay, Ngày nay, nghiên cứu khoa học việc làm cần thiết trở thành hoạt động sôi giới Tham gia nghiên cứu khoa học xem cống hiến lớn nhân loại cho khoa học xã hội tất quan nhà nước luôn đãi ngộ người cống hiến chất xám vào nghiên cứu khoa học Để nghiên cứu khoa học thành người phải có tri thức định nhiều tâm quyến để cần nghiên cứu sáng tạo Hiện nay, công nghệ thông tin ngành mũi nhọn, chìa khóa để mở cửa cho tư sáng tạo người Qua thu hoạch này, em trình bày suy nghĩ chủ quan thủ thuật, nguyên tắc phát minh sáng tạo nghiên cứu khoa học em cảm thấy ấn tượng để áp dụng vào đời sống ngày ngành môn tin học cách giải toán máy tính Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm, người tận tâm truyền đạt kiến thức tảng cho chúng em môn học “Phương pháp nhiên cứu khoa học tin học” Bên cạnh không nhắc đến công lao trợ giúp không mệt mỏi chuyên gia cố vấn qua mạng thuộc Trung tâm phát triển CNTT – ĐH Quốc gia TP.HCM toàn thể bạn bè học viên lớp 4 CHƯƠNG VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 1.1 Vấn đề khoa học 1.1.1 Khái niệm Vấn đề khoa học (scientific problem) gọi vấn đề nghiên cứu (research problem) câu hỏi nghiên cứu câu hỏi đặt người nghiên cứu đứng trước mâu thuẫn tính hạn chế tri thức khoa học có với yêu cầu phát triển tri thức trình độ cao 1.1.2 Phân loại Nghiên cứu khoa học tồn hai vấn đề: - Vấn đề chất vật tìm kiếm - Vấn đề phương pháp nghiên cứu để làm sáng tỏ lý thuyết thực tiễn vấn đề thuộc lớp thứ Cách giải vấn đề khoa học nào? Giải vấn đề khoa học Đây mong muốn người muốn bước vào đường khoa học Như ta biết có nhiều ứng dụng vi mô từ phát minh sáng chế khoa học thành công sống Một người muốn phát minh sáng tạo cần có yếu tố cần thiết sau: - Kiến thức đủ để sáng tạo: Người phát minh sáng tạo cần có kiến thức định phù hợp với công trình nghiên cứu Một người có kiến thức phổ thông biết sáng tạo khoa học người sáng tạo nào? mức độ nào? hoàn toàn khác - Môi trường đòi hỏi sáng tạo: Môi trường ảnh hưởng lớn đến đời sống người kể vấn đề sáng tạo người Sống môi trường đòi hỏi người sáng tạo môi trường luôn đổi để hoàn thiện phát triển 5 - Khát vọng sáng tạo người: Có lẻ vấn đề quan trọng để phát minh sáng tạo Phát minh sáng tạo đòi hỏi người phải có lòng ham mê, ốc sáng tạo vượt khó, kiên trì có nhiều nhà khoa học phát minh họ phải thử thử lại nhiều có phải hàng chục năm 1.1.3 Các tình vấn đề Có ba tình huống: Có vấn đề, vấn đề, giả vấn đề cho hình đây: Các phương pháp phát vấn đề khoa học Có phương pháp: 1) Tìm kẻ hở, phát vấn đề 2) Tìm bất đồng 3) Nghĩ ngược lại quan niệm thông thường 4) Quan sát vướng mắc thực tiễn 5) Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn 6) Cảm hứng: câu hỏi xuất quan sát kiện Một tiếp cận không gian giải vấn đề Ý tưởng  Bài toán  Mô hình  Cách giải Bài toán P Điểm nhìn Không gian, vấn đề P Bài toán P: Sau có ý tưởng, toán P đặt nhằm giải mục đích cuối gì? Trong điểm nhìn, không gian, ta thay đổi toán vấn đề thay đổi thay đổi theo mục đích yêu cầu toán Ví dụ: Khi lập trình giải toán phương trình bậc cần chuyển sang giải phương trình bậc toán lúc có khác ta thay đổi mục đích yêu cầu từ bậc sang bậc Điểm nhìn: nơi có vị trí, tầm nhìn khách quan nhất, bao quát vấn đề để giải quỵết không sai sót sai sót chấp nhận Nếu toán không gian điểm nhìn khác vấn đề có thay đổi, không thay đổi cách tuyệt đối hoàn toàn Cũng có vấn đề nhìn nhận tương tự Ví dụ: Do đâu nhiều tai nạn giao thông xảy nước ta Cùng vấn đề hai điểm nhìn khác trả lời khác nhau: - Nhìn từ phía xây dựng: Mặt đường chưa phẳng, đường hẹp, nhiều công trình cầu đường cần nâng cấp - Nhìn từ phía cảnh sát giao thông: Ý thức chấp hành luật giao thông người tham gia giao thông kèm Không gian vấn đề: Bài toán P đặt không gian vấn đề cho không phức tạp, đơn giản dẫn tới sai sót Nếu toán, điểm nhìn, không gian khác vấn đề có nhiều thay đổi Ví dụ: Cùng phần mềm ứng dụng trường học lại khác ngành nghề khác Như tính thay đổi vấn đề từ thấp đến cao sau: Bài toán (P)  Điểm nhìn  Không gian 1.2 Phương pháp giải vấn đề theo khoa học phát minh, sáng chế 1.2.1 Vepol “Bất hệ thống kỹ thuật phải có hai thành phần vật chất tác động tương hỗ loại trường hay lượng” Từ có thuật ngữ tam giác kỹ thuật gọi tam giác Vepol Vepol mô hình hệ thống kỹ thuật Vepol quy ước đưa cốt để phản ánh tính chất vật chất hệ thống chủ yếu với toán cho Ví dụ xét toán nâng cao tốc độ tàu phá băng băng đóng vai trò vật phẩm, tàu phá băng đóng vai trò cộng cụ trường lực đặt vào tàu để tác động tương hỗ với băng Việc phân loại chuẩn để giải toán sáng chế dựa vào phân tích Vepol Mô hình Vepol gồm yếu tố: Trường T T có hai vật chất V1, V2 T V1 V2 Tuy nhiên, hệ thống ban đầu chưa hẳn có chuẩn Vepol đủ yếu tố trên, đủ phát triển thêm Vepol Có phương pháp: - Dựng Vepol đầy đủ - Chuyển sang Fepol - Phá vỡ Vepol - Xích Vepol - Liên trường ... PHÁP NGHIÊN CỨU, GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ BÀI TOÁN TRONG TIN HỌC 21 2.1 Mục đích nghiên cứu giải toán tin học 21 2.2 Các phương pháp thường dùng để giải vấn đề toán máy tính ... pháp giải vấn đề theo khoa học phát minh, sáng chế 1.2.1 Vepol 1.2.2 Phương pháp giải vấn đề theo khoa học phát minh, sáng chế 1.2.3 Một số thủ thuật, nguyên tắc phát minh, sáng tạo. .. cứu để làm sáng tỏ lý thuyết thực tiễn vấn đề thuộc lớp thứ Cách giải vấn đề khoa học nào? Giải vấn đề khoa học Đây mong muốn người muốn bước vào đường khoa học Như ta biết có nhiều ứng dụng